Не все то золото, что светит: перовскитные светодиоды на пути к успеху

Ученые из Университета Линчепинга доказали, что новый тип светодиодов на основе перовскита может стать настоящим прорывом. Но для этого нужно учитывать три ключевых аспекта: стоимость, технические характеристики и влияние на окружающую среду.

Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.

Перовскитные светодиоды дешевле в производстве, чем обычные, и при этом они могут создавать яркие и насыщенные цвета. Это следующее поколение светодиодных технологий, — говорит Фенг Гао, профессор оптоэлектроники.

Но чтобы такие светодиоды стали массовыми, недостаточно просто улучшить их технические параметры. Поэтому команда Фенга Гао объединилась с экспертами по экологической устойчивости — профессором Улофом Хьельмом и доцентом Джоном Лоуренсом Эсгерра. Вместе они изучили 18 разных типов перовскитных светодиодов, чтобы понять, как они влияют на природу и сколько будут стоить.

Для этого они использовали два метода: оценку жизненного цикла и анализ экономической эффективности. Ученые рассмотрели весь путь светодиода — от добычи сырья до утилизации. Этот процесс делится на пять этапов:

1. Добыча и подготовка сырья.
2. Производство.
3. Доставка до потребителя.
4. Использование.
5. Утилизация или переработка.

Мы хотим избежать этапа утилизации. Но все усложняется, если думать о переработке. Наше исследование показывает, что важно сосредоточиться на повторном использовании органических растворителей и на том, как добывают сырье, особенно если оно редкое, — объясняет Улоф Хьельм.

Один из примеров — свинец, который содержится в перовскитных светодиодах. Сейчас он необходим для их работы, но его количество минимально. Однако, по словам Хьельма, сосредотачиваться только на свинце — ошибка. В светодиодах есть и другие материалы, например, золото.

Производство золота очень вредно для природы. Оно требует много энергии, а в процессе выделяются токсичные вещества, такие как ртуть и цианид. Если заменить золото на медь, алюминий или никель, это значительно снизит вред для окружающей среды, — говорит он.

Ученые пришли к выводу, что перовскитные светодиоды имеют большой потенциал. Они могут стать дешевле и экологичнее современных аналогов. Но есть проблема — срок их службы пока слишком короткий. Лучшие образцы работают всего несколько сотен часов, а для коммерческого успеха нужно, чтобы они служили не менее 10 000 часов. Исследователи уверены, что это достижимо, ведь технологии постоянно развиваются.

Муйи Чжан, аспирант, участвовавший в исследовании, считает, что ученым нужно думать не только о технических характеристиках, но и о том, как их разработки будут использоваться в реальной жизни.

Мы хотим, чтобы наши изобретения применялись на практике. Но если продукт будет дорогим или вредным для природы, он просто не выдержит конкуренции. Это важно учитывать в наших исследованиях, — говорит он.

Ранее ученые сообщили о разработке гибридного кристалла для повышения эффективности светодиодов.

Фото: Муйи Чжан, аспирант кафедры физики, химии и биологии LiU, держит в руках перовскитовый светодиод. Источник: Olov Planthaber.

11.03.2025