新的LED技术突破可降低成本并提高环境可持续性

林雪平大学物理、化学和生物系博士生张木一手持钙钛矿 LED。图片来源：Olov Planthaber

成本、性能和环境影响是决定一项新型 LED 技术能否取得广泛商业成功的三个关键因素。林雪平大学的研究人员在《自然可持续性》杂志上发表的一项研究中对此进行了探讨。

“钙钛矿 LED 比传统 LED 更便宜，也更容易制造，如果用于屏幕，它们还可以产生鲜艳而强烈的色彩。我认为这是下一代 LED 技术，”林雪平大学光电子学教授 Feng Gao 说道。

然而，用钙钛矿替代 LED 需要的不仅仅是技术改进。为了了解这一转变的更广泛影响，Gao 的研究小组与 Olof Hjelm 教授和 John Laurence Esguerra 助理教授合作，他们是环境可持续性和新技术市场采用方面的专家。

林雪平大学光电子学教授高峰。图片来源：Thor Balkhed

他们共同分析了 18 种不同的钙钛矿 LED 设计的成本和环境足迹，这是目前对这一主题的了解尚不完整的主题。他们的研究应用了生命周期评估和技术经济分析来评估该技术从生产到处置的可行性。

此类分析需要明确的系统定义，即包含哪些内容，而不是成本和环境影响。在此框架内，研究从产品制造到不再使用所发生的情况。产品的生命周期，从摇篮到坟墓，可分为五个不同的阶段：原材料生产、制造、分销、使用和退役。

“如果考虑到回收利用，事情会变得更加复杂。但在这里，我们表明，最重要的是考虑有机溶剂的再利用以及原材料的生产方式，尤其是稀有材料，”Olof Hjelm 说道。

奥洛夫·耶尔姆 (Olof Hjelm)，林雪平大学管理与工程系教授。图片来源：Thor Balkhed

生命周期分析提供指导的一个例子是钙钛矿 LED 中发现的少量有毒铅。目前，这是钙钛矿发挥功效所必需的。但 Olof Hjelm 认为，只关注铅是错误的。LED 中还有许多其他材料，例如金。

“黄金生产过程毒性极大。会产生汞和氰化物等副产品。而且非常耗能，”他说。用铜、铝或镍代替金，同时保留 LED 最佳功能所需的少量铅，可以实现最大的环境效益。

研究人员得出结论，钙钛矿 LED 具有巨大的长期商业化潜力。由于成本更低、对环境的影响更小，它们甚至可能取代当今的 LED。最大的问题是寿命。然而，钙钛矿 LED 的发展正在加速，其预期寿命也在增加。研究人员认为，它需要达到约 10000 小时才能对环境产生积极影响，他们认为这是可以实现的。今天，最好的钙钛矿 LED 可持续使用数百小时。

林雪平大学物理、化学和生物系博士生张木一表示，迄今为止，大部分研究重点都放在提高 LED 的技术性能上，他相信这种情况将会改变。

“我们希望我们开发的产品能够在现实世界中使用。但作为研究人员，我们需要拓宽视野。如果一种产品技术性能高，但价格昂贵且不环保，那么它在市场上的竞争力可能不强。这种心态将越来越多地指导我们的研究。”

编译自/ScitechDaily