钙钛矿LED内部发光效率创纪录 有望应于太阳能电池

《科学日报》北京11月8日电(记者刘霞)据剑桥大学官方网站近日报道，该校科学家将钙钛矿层集成到发光二极管中，所得产品的内部发光效率接近创纪录的100%，可与最佳有机发光二极管相媲美，有望在未来应用于显示、照明、通信以及下一代太阳能电池等领域。

资料来源:英国剑桥大学官方网站

与高端消费电子产品中广泛使用的有机发光二极管相比，钙钛矿型发光二极管具有较低的制造成本和较高的色纯度。尽管科学家们以前已经开发了基于钙钛矿的发光二极管，但最终产品在将电转化为光方面不如传统的有机发光二极管高效。例如，剑桥大学卡文迪许实验室的理查德·弗里德教授的团队开发的混合钙钛矿晶体结构中的微小缺陷造成的钙钛矿层的损失限制了它们的发光效率。

现在，来自同一团队的研究人员已经证明，允许钙钛矿和聚合物形成复合层可以实现更高的发光效率，接近薄膜有机发光二极管的理论效率极限。

发光二极管装置中的钙钛矿-聚合物混合物由二维和三维钙钛矿和绝缘聚合物制成。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，三维区域中的“独立”电荷被有效地重组并发光。

该论文的通讯作者之一大卫·德博士解释说:“从二维区域到三维区域的能量转移发生得非常快，三维区域的电荷与聚合物的缺陷隔离开来。这些机制可以防止缺陷“干扰”,从而防止能量损失。这是科学家首次在钙钛矿产品上实现这一目标。”

尽管钙钛矿型发光二极管已经开始在效率上与有机发光二极管竞争，但目前其稳定性较差，暂时不能用于消费电子产品。当钙钛矿型发光二极管首次出现时，它的寿命只有几秒钟。在新的研究中，钙钛矿型发光二极管的半衰期约为50小时。尽管它已经有了很大的改进，但仍远远不能满足商业应用的要求。为了实现这一目标，需要广泛的工业发展计划。大卫说:“了解发光二极管的退化机制是未来改进的关键。”

结果发表在最新一期的《自然光子学》上。