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钙钛矿LED内部发光效率创纪录 有望应于太阳能电池

2018-11-09 08:57来源:科技日报

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  科技日报北京11月8日电(记者刘霞)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。

钙钛矿LED内部发光效率创纪录 有望应于太阳能电池

图片来源:英国剑桥大学官网

  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并不如传统OLED。比如,由剑桥大学卡文迪什实验室的理查德·弗里德教授小组开发的混合钙钛矿内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,来自同一团队的研究人员证明,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。

  LED器件内的钙钛矿-聚合物混合物由二维、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。”

  尽管钙钛矿基LED在效率方面开始与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。”

  研究结果发表于最新一期《自然·光子学》杂志。

[责编:张梦凡]

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