В городе появился новый тип светодиодов. Эти светоизлучающие диоды (LED) изготовлены из материала под названием перовскит, минерала оксида кальция и титана, который более тесно связан с дешевыми солнечными панелями. Перовскитные светодиоды не только высокоэффективны и дешевы в производстве, но и могут быть более экологичными, чем их предшественники.

«Перовскитные светодиоды дешевле и проще в производстве, чем традиционные светодиоды, и они также могут воспроизводить яркие и интенсивные цвета при использовании в экранах. Я бы сказал, что это следующее поколение светодиодных технологий», — говорит Фэн Гао, профессор оптоэлектроники в Университете Линчёпинга.

Перовскитные светодиоды

В отличие от традиционных светодиодов, которые основаны на дорогих и энергоемких материалах, таких как нитрид галлия, перовскитные светодиоды (PeLED) могут быть изготовлены с использованием более простых и менее дорогостоящих процессов.

Но для того, чтобы перовскитные светодиоды заменили своих предшественников, они должны преодолеть значительные препятствия. Чтобы оценить их жизнеспособность, исследователи проверили экологические и экономические показатели 18 различных светодиодов. Эти устройства охватывают целый ряд цветов, включая красный, зеленый, синий, белый и ближний инфракрасный.

Исследователи обнаружили, что PeLED демонстрируют отличные экологические характеристики, сравнимые с характеристиками зрелых органических светодиодов (OLED). Тем не менее, они также определили ключевые области, в которых необходимы улучшения, чтобы сделать PeLED действительно устойчивыми.

Чтобы понять полное влияние PeLED, исследователи провели всестороннюю оценку жизненного цикла (LCA). Этот подход учитывает каждый этап жизни продукта, от добычи сырья до его последующей утилизации. Исследование показало, что воздействие PeLED на окружающую среду в первую очередь связано с поступлением веществ и электроэнергии во время производства. Сырье, особенно органические чистящие растворители, такие как ацетон и изопропанол, оказывают особое влияние.

Продление срока службы

По оценкам исследователей, PeLED должны прослужить не менее 10 000 часов, чтобы компенсировать их воздействие на окружающую среду. Лучшие перовскитные светодиоды в настоящее время служат всего несколько сотен часов. Наработка в 10 000 часов на данный момент является сложной задачей, но она достижима с дальнейшим технологическим прогрессом.

«Разработка перовскитных светодиодов ускоряется, а ожидаемый срок их службы увеличивается», — говорит Муйи Чжан, аспирант Университета Линчёпинга.

Помимо освещения, PeLED также могут использоваться в дисплеях, средствах связи и даже в медицинских устройствах. В прошлом году другая группа исследователей создала перовскитные светодиоды, которые в тысячу раз ярче OLED. Стоимость будущих PeLED может составить около 100 долларов за квадратный метр, что делает их конкурентоспособными с нынешними OLED-панелями.

В исследовании сделан вывод о том, что перовскитные светодиоды имеют «большой потенциал для коммерциализации в долгосрочной перспективе». Если срок их службы удастся продлить, они смогут не только соответствовать, но и превзойти традиционные светодиоды с точки зрения стоимости и воздействия на окружающую среду.

Результаты исследования опубликованы в Экологичность природы .