Nieuw record in rendement bij perovskiet-LED’s
Onderzoekers aan de University of Cambridge hebben een nieuw efficiëntierecord behaald voor LED’s op basis van perovskiet-materiaal. Ze evenaren daarmee de prestaties van de beste organische LED’s (OLED’s).
Onderzoekers aan de University of Cambridge hebben een nieuw efficiëntierecord behaald voor LED’s op basis van perovskiet-materiaal. Ze evenaren daarmee de prestaties van de beste organische LED’s (OLED’s).
In vergelijking met de, bij betere TV’s en smartphones veel toegepaste, OLED’s kunnen de nieuwe LED’s op basis van perovskiet aanzienlijk goedkoper worden gefabriceerd. Bovendien kunnen ze zó worden afgestemd, dat ze licht met een grote kleurzuiverheid in het zichtbare en nabije IR-bereik uitzenden. De perovskiet-laag van de LED’s is zodanig opgebouwd, dat hun interne luminescentie bijna 100 % bereikt, wat in de toekomst toepassingen in displays, verlichtingsartikelen of zonnecellen van de volgende generatie mogelijk kan maken.
Het gebruikte perovskiet-materiaal is hetzelfde, waarmee zeer efficiënte zonnecellen worden gemaakt, die ooit de commerciële silicium-zonnecellen moeten gaan opvolgen. Tot nu toe haalden perovskiet-LED’s bij lange na niet het hoge rendement van OLED’s. Dat is nu anders. Eerdere hybride perovskiet-LED’s waren weliswaar veelbelovend, maar de door kleine defecten in de kristalstructuur van de perovskiet-laag veroorzaakte verliezen beperkten het uitgestraalde vermogen.
Nu hebben de onderzoekers uit Cambridge aangetoond, dat het mogelijk is om een composietlaag uit perovskiet en een polymeer te vormen. Daardoor wordt een aanzienlijk grotere lichtemissie bereikt, die dicht bij het theoretisch maximale rendement van dunne film-OLED’s ligt. Hun resultaten worden onder de titel High-efficiency perovskite-polymer bulk heterostructure light-emitting diodes“ gepubliceerd in het vakblad Nature Photonics.
De perovskiet-polymeer-structuur elimineert voor het eerst duidelijk de verliezen. Het composietmateriaal voorkomt dat elektronen en positieve ladingen via de defecten in de perovskiet-structuur recombineren.
Het in de nieuwe LED’s gebruikte perovskiet-polymeer-mengsel (massaheterostructuur) bestaat uit twee- en driedimensionale perovskiet-componenten en een isolerend polymeer. Als een supersnelle laser de structuren treft, bewegen paren van elektrische ladingen, die energie overdragen, in een biljoenste seconde van de 2D-gebieden naar de 3D-gebieden. De gescheiden ladingen recombineren dan in de 3D-gebieden en zenden daarbij uiterst efficiënt licht uit. Door de grote snelheid worden de ladingen in de 3D-gebieden door het polymeer gescheiden van de defecten, zodat energieverliezen worden voorkomen. Er worden nu rendementen gehaald van meer dan 20 %, wat voor display-toepassingen voldoende is.
In vergelijking met de, bij betere TV’s en smartphones veel toegepaste, OLED’s kunnen de nieuwe LED’s op basis van perovskiet aanzienlijk goedkoper worden gefabriceerd. Bovendien kunnen ze zó worden afgestemd, dat ze licht met een grote kleurzuiverheid in het zichtbare en nabije IR-bereik uitzenden. De perovskiet-laag van de LED’s is zodanig opgebouwd, dat hun interne luminescentie bijna 100 % bereikt, wat in de toekomst toepassingen in displays, verlichtingsartikelen of zonnecellen van de volgende generatie mogelijk kan maken.
Het gebruikte perovskiet-materiaal is hetzelfde, waarmee zeer efficiënte zonnecellen worden gemaakt, die ooit de commerciële silicium-zonnecellen moeten gaan opvolgen. Tot nu toe haalden perovskiet-LED’s bij lange na niet het hoge rendement van OLED’s. Dat is nu anders. Eerdere hybride perovskiet-LED’s waren weliswaar veelbelovend, maar de door kleine defecten in de kristalstructuur van de perovskiet-laag veroorzaakte verliezen beperkten het uitgestraalde vermogen.
Nu hebben de onderzoekers uit Cambridge aangetoond, dat het mogelijk is om een composietlaag uit perovskiet en een polymeer te vormen. Daardoor wordt een aanzienlijk grotere lichtemissie bereikt, die dicht bij het theoretisch maximale rendement van dunne film-OLED’s ligt. Hun resultaten worden onder de titel High-efficiency perovskite-polymer bulk heterostructure light-emitting diodes“ gepubliceerd in het vakblad Nature Photonics.
De perovskiet-polymeer-structuur elimineert voor het eerst duidelijk de verliezen. Het composietmateriaal voorkomt dat elektronen en positieve ladingen via de defecten in de perovskiet-structuur recombineren.
Het in de nieuwe LED’s gebruikte perovskiet-polymeer-mengsel (massaheterostructuur) bestaat uit twee- en driedimensionale perovskiet-componenten en een isolerend polymeer. Als een supersnelle laser de structuren treft, bewegen paren van elektrische ladingen, die energie overdragen, in een biljoenste seconde van de 2D-gebieden naar de 3D-gebieden. De gescheiden ladingen recombineren dan in de 3D-gebieden en zenden daarbij uiterst efficiënt licht uit. Door de grote snelheid worden de ladingen in de 3D-gebieden door het polymeer gescheiden van de defecten, zodat energieverliezen worden voorkomen. Er worden nu rendementen gehaald van meer dan 20 %, wat voor display-toepassingen voldoende is.
