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Perovskite es un material semiconductor que consiste en calcio y titanio que promete en la industria electrónica debido a sus propiedades eléctricas y ópticas, según Perovskite-Info. También es fácil y económico de producir.
Aunque las perovskitas son un candidato prometedor para futuros LED, actualmente sufren algunos problemas importantes, que incluyen baja eficiencia y corta vida útil. Un equipo de investigadores afirma haber creado LED de perovskita casi viables que resuelven este problema.
En este artículo, discutiremos cómo los LED de perovskitas se han utilizado en el pasado y cómo un nuevo equipo de investigadores ha encontrado una manera de convertirlos en una alternativa útil a los LED orgánicos. También exploraremos cómo estos nuevos LED pueden afectar potencialmente a la industria una vez que se resuelvan algunos de sus problemas de desarrollo.

Perovskita para células solares

Un área de la electrónica que este semiconductor ha ganado tracción es en las células solares, que he discutido con más detalle en un artículo exclusivo sobre células solares de perovskita. En el artículo, nos referimos a un grupo de investigadores que incluso crearon una tinta pintable de perovskita que convierte cualquier superficie en una célula solar.

Célula solar de perovskita de película delgada (izquierda) y perovskita sobre celda solar de tándem de silicio (derecha). Imagen utilizada por cortesía de Solar Energy Technology Office

Pero en términos generales, una tecnología que se puede usar para crear células solares también se puede usar para crear LED, ya que un LED es esencialmente un panel solar en reversa; Cuando aplica energía a una célula solar, emite luz infrarroja que se puede ver en una cámara.

Perovskita para LED

Si bien los investigadores han logrado un progreso significativo en el frente de las células solares, se han enfrentado a algunos problemas para crear LED de perovskita. Los investigadores se han sentido atraídos por las perovskitas, un material LED viable porque puede sintonizarse fácilmente a cualquier frecuencia entre infrarrojos y ultravioleta, según investigadores de la Universidad de Linköping que estudian diodos emisores de luz basados ​​en perovskitas.

Nuevo material de perovskita para LED. Imagen utilizada por cortesía de Thor Balkhed, Universidad de Linköping.

Perovskite-Info plantea la posibilidad de que los diodos emisores de luz perovskita (PeLED) puedan incluso reemplazar los LED orgánicos o los LED de punto cuántico. El busz sobre PeLEDs llega en un momento especialmente oportuno cuando jugadores de LED anteriormente gigantes como Samsung y LG están deteniendo la producción de LCD a favor de LED orgánicos y LED de punto cuántico.
Los investigadores de la Universidad de Linköping explican que cuando los LED de perovskita se desarrollaron en el pasado, generalmente tenían una baja eficiencia (menos que los LED comercializados) y una vida útil corta. Las bajas eficiencias en los LED de perovskita son causadas por la unión débil de los electrones y los agujeros, lo que resulta en una baja eficiencia cuántica y una alta corriente de fuga.

Aumentando la vida útil de los PeLED

En un esfuerzo por continuar la investigación de los PeLED y realizar aún más su potencial comercial, el equipo de investigadores de la Universidad de Linköping ha desarrollado un PeLED de película delgada cuya eficiencia está a la par con los dispositivos comerciales y tiene una vida útil mayor que la de los demás. fecha.

El equipo prueba el nuevo material en un laboratorio de LiU. Imagen utilizada por cortesía de Magnus Johansson, Universidad de Linköping.

Las películas delgadas de perovskita para LED eficientes y estables, que se detallan en detalle en un artículo de Nature, utilizan yoduro de plomo de formamidinio (FAPbI3) islas de nanocristales de perovskita incrustadas en una matriz molecular de transporte de electrones de 4,4′-diamino difenilsulfona (DDS) . Los investigadores observaron que el DDS controla el proceso de nucleación que resulta en una vida útil más larga del LED resultante.

Estructura molecular de DDS. Imagen utilizada por cortesía de Heyong Wang et. Alabama

El dispositivo es estable durante hasta medio año en condiciones ambientales ambientales y tiene una vida media de 100 horas. También tiene una eficiencia máxima del 17.3%.
Una ventaja importante de los PeLED es que son más fáciles de fabricar que sus equivalentes de silicio, ya que no requieren altas temperaturas o condiciones de vacío para crecer y depositar capas. En cambio, los PeLED se fabrican con soluciones que están recubiertas por rotación sobre sustratos.

La cuestión del plomo

Uno de los materiales utilizados para fabricar los PeLED (plomo) es una espada de doble filo. Este material proporciona altas propiedades ópticas y eléctricas, pero no es ecológico. Un dispositivo con plomo no pasaría las calificaciones comerciales, como el RoHS, que tiene especificaciones aún más estrictas en 2020.
"Nos gustaría deshacernos del plomo. Hasta ahora no hemos encontrado una buena manera de hacerlo, pero estamos trabajando duro en ello", dice Feng Gao, jefe de la división de electrónica biomolecular y orgánica en Universidad de Linköping.

Posibles aplicaciones de PeLED

El éxito de PeLED en la industria depende de qué tan bien puedan evaluar las tecnologías maduras. Un área que estos dispositivos pueden prosperar es en pantallas delgadas en tecnologías portátiles, propuestas en un artículo sobre LED de perovskita verde flexible, ya que los LED pueden pintarse efectivamente sobre una superficie.

Pelado sobre un sustrato flexible. Imagen utilizada por cortesía de Giuseppe Cantarella, et. Alabama

Esto también hace que los PeLED sean potencialmente viables en HUD y otras tecnologías de realidades aumentadas que requieren pantallas livianas y luminosas. Debido a la capacidad de sintonización de PeLED, también pueden reemplazar los LED estándar cuando un cliente requiere una longitud de onda de luz específica (como las telecomunicaciones).

¿A dónde van los PeLED desde aquí?

Tal como está la tecnología actualmente, los PeLED no reemplazarán a sus homólogos LED en el corto plazo debido a su corta vida útil (posiblemente el factor más importante en un diseño).
Feng Gao expresa optimismo sobre dónde los PeLED pueden saltar con esta nueva película: "Los diodos emisores de luz basados ​​en perovskitas aún no son lo suficientemente estables para el uso práctico, pero los hemos acercado un paso".
Los investigadores dicen que ahora planean probar diferentes combinaciones de moléculas orgánicas y perovskitas para profundizar en cómo ocurre la cristalización y la nucleación. "Diferentes perovskitas dan luz a diferentes longitudes de onda, que es un requisito para el objetivo a largo plazo de obtener LED de luz blanca", explican en el comunicado de prensa.