钙钛矿基LED 100%发光率面临商用问题

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。

该论文协作者之一的剑桥大学卡文迪什实验室的狄大卫博士表示：“这种钙钛矿 - 聚合物结构有效地消除了非发光性损失，这是第一次在基于钙钛矿的设备中实现这种性能。通过这种混合结构，我们基本上可以防止电子和正电荷通过钙钛矿结构中的缺陷重新结合。”

用于该LED器件的钙钛矿 - 聚合物共混物，被称为体异质结构，是由二维和三维钙钛矿成分和绝缘聚合物制成。当超快激光照射在该类聚合物结构上时，多对携带能量的电荷对以万亿分之一秒的速度从2-D区域移动到3-D区域：比LED中使用的早期层状钙钛矿结构快得多。随后，3-D区域中的分离电荷重新组合并发射出非常强烈的光。

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。”