一个新的LED时代开启

匿名用户 2020年1月24日 pm11:44 阅读 52

当制造太阳能电池时,使用一种称为钙钛矿的材料。

已经发现该材料具有很高的光电效率,可以将光子的运动转换成电。

它与电视或移动电话的LED屏幕非常相似,许多科学家已经开发出此功能,因为它具有比常规LED更清晰,更好的色彩再现性。

可以超越传统的LED性能 

结果,**近取得了成就。

据《科学》杂志周五报道,剑桥大学的研究人员已经成功地将钙钛矿胶片图案化以进行彩色印刷。

负责这项研究的物理学家理查德·弗兰德(Richard Friend)说:“一种新的灵感模式已经出现。”

一个新的LED时代开启

钙钛矿由德国矿物学家古斯塔夫·罗斯(Gustav Rose)于1939年在俄罗斯乌拉尔山脉发现。他以俄罗斯矿物学家列夫·佩罗夫斯基(Lev Perovski)的名字命名了这种Perovskisky。

这种材料的晶体结构**早于1926年描述。它是在德国晶体学家Victor Goldschmidt的一项研究公差因子的研究中首次描述的。

Goldschmidt说钙钛矿是由天然物质钛酸钙(CaTiO3)组成的钙钛氧化物矿物质,并且不同的阳离子可以进入该结构,从而有可能发展为多种材料的工程材料。

该材料具有可替代或进一步发展现有LED性能的特性,因此备受关注。

常规LED和钙钛矿之间的差异出现在制造过程中。为了制造常规的LED,必须在真空中施加非常高的压力。

但是钙钛矿是一种已经完成的材料。可以在常温下制造。区别在于合成后的结晶过程。但是,即使在该过程中发生错误,材料的特性也不会改变,因此发光没有问题。

该论文**近发表在科学杂志ScienceAdvnces上。该论文的标题是“具有数字可编程极化各向异性的钙钛矿纳米线-嵌段共聚物复合材料”。

提高发光效率和方法商业化 

Friend的团队在2014年展示了钙钛矿LED原型。

该团队首先在红色的三种原色(红色,绿色和蓝色)中实现了接近红外线的红色和绿色。此后,其他团队已经能够使用RGB灯的三种原色(包括蓝色)来完成所有色谱。

另一个问题是发光效率。

钙钛矿LED由钙钛矿材料制成的电极组成,该电极根据充电过程中的钙钛矿特性进行着色。

对于**个钙钛矿LED,只有0.76%的电极可以转换为光。这是因为电流没有流过构成材料的材料(晶体区域之间)。从那时起,许多研究人员都在努力克服这一障碍。

去年,剑桥大学的朋友小组通过添加一层发光聚合物克服了一些问题。这样,红色发光电极的效率提高到20.1%。

去年,在他的团队工作时,多伦多大学化学教授爱德华·萨金特教授以另一种方式提高了效率。

根据发表在《自然》杂志上的一篇论文,这种方法描述了一种可能影响钙钛矿无定形环境的过程。研究小组报告说,这种方法可以将绿色发光电极的效率提高20.3%。

来自瑞典林赛平大学物理学家冯高的研究小组也在3月25日的《自然》杂志上提出了一种新方法。

研究指出了钙钛矿中铅离子的运动。根据外部影响,研究人员可以使类似于红外线的红色发光效率提高21.6%。

科学大学的剑桥教授在接受《科学》杂志采访时说:“过去五年,钙钛矿型LED取得了令人瞩目的发展。”

“以前,我们认为钙钛矿LED不能使用超过50小时,但现在它们可以使用大约10,000小时,从而使其在市场上可以买到。”

近年来,太阳能电池领域的研究人员也在努力使钙钛矿的使用寿命更长,以保护太阳能电池免受风和湿气影响的时间更长。

这项工作的结果是,哈佛大学材料科学家团队的詹妮弗·刘易斯教授使用3D打印机创建了简化的钙钛矿结构,以产生各种颜色。

这时,剑桥大学研究团队的一位教授通过在3D打印机上实现点状钙钛矿图案,预示了LED的一项新创新。

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