钙钛矿基LED发光效率创纪录 有望应用于照明和太阳能电池等领域

2018-11-09 09:50:41 来源: 科技日报

科学家将钙钛矿层整合进LED内。

图片来源:英国剑桥大学官网

据英国剑桥大学官网近日报道,该校科学家将钙钛矿层整合进发光二极管(LED)内,得到的产品内部发光效率接近创纪录的100%,可与最好的有机LED(OLED)相媲美,未来有望应用于显示、照明、通信及下一代太阳能电池领域。

与广泛用于高端消费电子产品的OLED相比,钙钛矿基LED制造成本更低,并且可发出具有高色纯度的光。虽然科学家以前就已开发出钙钛矿基LED,但得到的产品将电转化为光的效率不如传统OLED。剑桥大学卡文迪什实验室理查德·弗里德教授的团队此前开发的混合钙钛矿基LED,其内部晶体结构中的微小缺陷引起的钙钛矿层损失,就限制了它们的发光效率。

现在,该团队通过新研究证明,让钙钛矿与聚合物一起形成复合层,可实现更高的发光效率,接近薄膜OLED的理论效率极限。研究结果发表于最新一期的《自然·光子学》杂志。

LED器件内钙钛矿—聚合物复合层由二维、三维钙钛矿与绝缘聚合物制成。当超快激光照射在结构上时,携带能量的电荷在一万亿分之一秒内从二维区域移动到三维区域。然后,三维区域内“各自为政”的电荷有效地重新组合并发光。

论文通讯作者之一狄大卫(音译)博士解释说:“从二维区域到三维区域的能量迁移发生得非常快,且三维区域内的电荷与聚合物的缺陷相互隔离,这些机制可以防止缺陷‘捣乱’,从而防止能量损失。这是科学家首次在钙钛矿基产品上实现这一点。”

虽然钙钛矿基LED在效率方面已开始与OLED竞争,但目前其稳定性较差,暂时还无法用于消费电子产品中。当钙钛矿基LED首次问世时,寿命仅几秒钟。新研究中的钙钛矿基LED的半衰期约为50小时,尽管已改善很多,但距离商业应用所需的寿命要求还很远,要实现这一点,需要广泛的工业发展计划。狄大卫说:“理解LED的退化机制是未来改进的关键。”

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