Kohti ympäristöllisesti kestäviä perovskiittiledejä

15.03.2025

Linkoping-kohti-perovskiittisia-ledeja-300-t.jpg"Perovskiittiledit ovat halvempia ja helpompia valmistaa kuin perinteiset ledit, ja ne voivat myös tuottaa eloisia ja voimakkaita värejä, jos niitä käytetään näytöissä. Sanoisin, että tämä on led-teknologian seuraava sukupolvi”, sanoo Linköpingin yliopiston optoelektroniikan professori Feng Gao.

Teknologinen muutos, jossa nykyiset ledit korvataan perovskiittimateriaaliin perustuvilla, edellyttää kuitenkin muutakin kuin teknistä suorituskykyä. Tästä syystä Feng Gaon tutkimusryhmä on tehnyt yhteistyötä professori Olof Hjelmin ja LiU:n apulaisprofessori John Laurence Esguerran kanssa. He ovat erikoistuneet siihen, miten ympäristön kestävyyttä edistäviä innovaatioita voidaan tuoda markkinoille.

Yhdessä he ovat tutkineet 18 erilaisen perovskiittiledin ympäristövaikutuksia ja kustannuksia, mikä on tällä hetkellä puutteellista. Tutkimus tehtiin ns. elinkaariarvioinnilla ja teknis-taloudellisella arvioinnilla.

Tässä yhteydessä tutkittiin, mitä tapahtuu tuotteen luomisesta siihen asti, kun sitä ei voi enää käyttää. Tuotteen elinkaari kehdosta hautaan voidaan jakaa viiteen eri vaiheeseen: raaka-aineen tuotanto, valmistus, jakelu, käyttö ja käytöstä poistaminen.

"Haluaisimme välttää hautaa. Ja asiat muuttuvat monimutkaisemmiksi, kun ottaa huomioon kierrätyksen. Mutta tässä osoitamme, että tärkeintä on ajatella orgaanisten liuottimien uudelleenkäyttöä ja raaka-aineiden tuotantoa, varsinkin jos ne ovat harvinaisia materiaaleja”, Olof Hjelm sanoo.

Eräs esimerkki, jossa elinkaarianalyysi antaa ohjeita, koskee perovskiittiledissä havaittua pientä määrää myrkyllistä lyijyä. Tämä on tällä hetkellä välttämätöntä, jotta perovskiitit olisivat tehokkaita. Mutta Olof Hjelmin mukaan keskittyminen vain lyijyyn on virhe. Ledissä on myös monia muita materiaaleja, kuten kultaa.

”Kullan tuotanto on erittäin myrkyllistä. Siellä on sivutuotteita, kuten elohopea ja syanidi. Se kuluttaa myös paljon energiaa”, hän sanoo. Suurin ympäristöhyöty saavutettaisiin sen sijaan korvaamalla kulta kuparilla, alumiinilla tai nikkelillä, samalla kun ledin optimaaliseen toimintaan tarvittava pieni määrä lyijyä säilyisi.

Tutkijat ovat tulleet siihen johtopäätökseen, että perovskiittiledillä on suuri potentiaali kaupallistamiseen pitkällä aikavälillä. Ehkä ne voivat jopa korvata nykypäivän ledit alhaisempien kustannusten ja vähäisempien ympäristövaikutusten ansiosta.

Suurin ongelma on pitkäikäisyys. Perovskiitti-LED-valojen kehitys kuitenkin kiihtyy ja niiden eliniän odote pitenee. Tutkijat uskovat, että sen on saavutettava noin 10 000 tuntia positiivisen ympäristövaikutuksen saavuttamiseksi, mikä heidän mielestään on saavutettavissa. Nykyään parhaat perovskiteledit kestävät satoja tunteja.

Muyi Zhang, tohtoriopiskelija LiU:n fysiikan, sanoo, että suuri osa tutkimuksesta on tähän mennessä keskittynyt ledin teknisen suorituskyvyn parantamiseen, minkä hän uskoo muuttuvan.

”Haluamme, että sitä, mitä kehitämme, käytetään todellisessa maailmassa. Mutta sitten meidän tutkijoiden on laajennettava näkökulmaamme. Jos tuotteella on korkea tekninen suorituskyky, mutta se on kallis eikä ympäristön kannalta kestävä, se ei välttämättä ole markkinoilla kovin kilpailukykyinen. Tämä ajattelutapa tulee yhä useammin ohjaamaan tutkimustamme."

Aiheesta aiemmin:

Sinistä valoa perovskiittiledeistä

Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä

Tehokkaampia ledejä ja aurinkokennoja 

23.04.2025Kvantti-internetin läpimurto - laboratoriosta reaalimaailmaan
23.04.2025Ohut jäähdytysratkaisu mobiileille ja laseri mikrosirua jäähdyttämään
22.04.2025Wurtsiittiferrosähköistä elektroniikkaa
22.04.20252D-materiaalit mutkalle ja avaruuteen
22.04.20253D-tulostusta mikroelektroniikasta mikrofluidiikkaan
19.04.2025Ei-vastavuoroista fotoniikkaa
18.04.2025Kasvinsiemenistä biologisia pietsogeneraattoreita
18.04.2025Normaalit metallit saatu toimimaan eksoottisesti
17.04.2025Ohjelmoitava fotonisiru tekoälyn koulukseen
17.04.2025Akustiikka vauhdittamaan fotonista laskentaa
16.04.2025Uusi aikakausi materiaalitieteessä: antiferromagneettiset kvasikiteet
16.04.2025Supertehokas fototerminen muuntaminen
16.04.2025Vähemmän myrkyllisiä kvanttipisteitä
15.04.2025Fotonireititystä ja vähemmän kohinaa suprajohteisille kubiteille
15.04.2025Sata vuotta vanhan fysiikan esteen murtaminen
14.04.2025Kvanttitietokoneella, tekoälyllä vai paperilla ja kynällä
12.04.2025Grafeenikalvot vauhdittamaan hiilen talteenottoa
12.04.2025Grafeenin avulla polttokennoille 200 000 tunnin käyttöikä
11.04.2025Erittäin turvallista viestintää kvanttiverkkojen kautta
11.04.2025Täysvärejä emittoiva ylösmuunnos nanopartikkeleilla
11.04.2025Paholaisen askelmat aikakiteessä
10.04.2025Keskeinen askel kohti vikasietoista kvanttilaskentaa
10.04.2025Suprajohtavuus, yksi molekyyli ja Majorana
09.04.2025Neljän kappaleen kvasihiukkaspaketti
09.04.2025Uutta materiaalia LIDAR laitteisiin
08.04.2025Kvanttiportteja, hyperlomittumista ja kvanttisuodatin
08.04.2025Uudenlainen kvanttilomittuminen
08.04.2025Sähköinen spinin hallinta altermagneettisissa kvanttimateriaaleissa
07.04.2025Valonhallintaa monimutkaisilla taajuusherätteillä
07.04.2025Fysiikka kohtaa taiteen: uusi käänne interferenssikuvioihin
07.04.2025Metapintoja tuplana ja kierteellä
05.04.2025Maailman pienin sydämentahdistin
04.04.2025Melkein kuin uusia materiaaleja
04.04.2025Käyttöjärjestelmä kvanttiverkoille
04.04.2025Transistori muokkaa 2D-materiaalin elektronisia ominaisuuksia
03.04.2025Ultraohuet kupariset virrankeräimet parantavat akun suorituskykyä
03.04.2025Harppaus eteenpäin vesipitoisessa Mg-Ioni-akkuteknologiassa
03.04.2025Innovatiivisia rajapintoja tehokkaille perovskiittisille aurinkokennoille
02.04.2025Tutkijat realisoivat kvanttilaskennalla sertifioidun satunnaisuuden
02.04.2025Tapa suojata kvantti-informaatiota kohinalta
02.04.2025Erbium-ionit kvanttitoistimien perustaksi
01.04.2025DNA irroittaa elektroniikan tasopinnoilta
01.04.2025Skaalautuvaa äänen generointia ja hallintaa piifotonisiruissa
31.03.2025Fasonien metsästystä
31.03.2025Voimapallo siirtojohdoissa alentaa sähkölaskuja
29.03.2025Tehokas vedyn katalysaattori ja biohybridin kemiaa
28.03.2025Vaihtoehto miljoonille koodiriveille
28.03.2025Neuromorfiseen laskentaan sopiva piitransistori
28.03.2025Magneettisia mikro- ja nanorakenteita hyödyntäen
27.03.2025Uutta kvanttilaskentaprotokollaa kuditeilla, ei kubiteilla
27.03.2025Kuroa umpeen mikroaaltoisten ja optisten kubittien välinen kuilu
27.03.2025Uudenlainen kvanttitietokone tutkii alkuainehiukkasten tanssia
26.03.2025Uusi aikakausi elektroniikalle ja kvanttitietokoneille?
26.03.2025Valosta tehokkaammin energiaa keräten
26.03.2025Voiko sähkö virrata ilman elektroneja?
25.03.2025Massiivisesti rinnakkaiset optiset linkit CMOS-piirille
25.03.2025Ledeistä enemmän irti sopivasti virittämällä
24.03.2025Seuraavan sukupolven 3D-transistorit
24.03.2025Hiilinanoputkijohteita puetettavilla elektroniikalle
24.03.2025Sähköis-optisia muunnoksia terahertsien valolla
22.03.2025Mikrosalamat, sähkökenttä ja elämä maapallolla?
21.03.2025Ohjelmoitava monitoiminen integroitu mikroaaltofotonipiiri
21.03.2025Parantaa sähköoptista suorituskykyä III-V-puolijohteissa
21.03.2025Suora viestintä useiden kvanttiprosessorien välillä
21.03.2025Terahertsivalon polarisaation nopeaa modulaatiota
20.03.2025Multipleksattu lomittuminen kvanttiverkolle
20.03.2025Millaisen uhkan tekoäly luo turvallisuuskriisissä
20.03.2025Polarisaatio ja holografinen informaatio lomittuvat kvanttihologrammiin
20.03.2025Uudenlainen Hall-ilmiö
19.03.2025Vapautua riippuvuudesta harvinaisista luonnonvaroista!
19.03.2025Käänteinen pyramidi 3-akselisena magnetismin Hall-anturina
18.03.2025Pyörivä valo voisi tehostaa seuraavan sukupolven elektroniikkaa
18.03.2025ARM:sta RISC-V:een ilman ohjelmistomuunnosta
18.03.2025Valon hienosäätöä nanopisteillä
17.03.2025Ultralaajakaistainen fotonisiru tehostaa optisia signaaleja
17.03.2025Materiaalien tutkimuksia yhdellä kubitilla
17.03.2025Aistitietoa luonnon tavalla - nopeasti, tehokkaasti ja vähällä energialla
15.03.2025Kohti ympäristöllisesti kestäviä perovskiittiledejä
15.03.2025Misellien avulla lääkkeitä ja vetyä
14.03.2025Kvanttivallan ylitys hyödyllisissä, todellisissa ongelmissa
14.03.2025Monifotoninen lomittuminen metapinnan avulla
14.03.2025Topologinen kvanttilaskenta askeleen lähemmäksi todellisuutta
13.03.2025Staattisen sähkön tiede ei ole enää niin toivoton
13.03.2025Nanoantenni matalataajuiseen tiedonsiirtoon
13.03.2025Tiedemiehet kehittäneet uuden tavan tuottaa energiaa pienillä helmillä
12.03.2025Einsteinin valokvantit Maxwellin yhtälöiden linssin läpi
12.03.2025Uusi laboratorio hiilen kvanttipotentiaalin avaamiseksi
12.03.2025Elektronien hallintaa molekyyleissä
11.03.2025Magiaa, kvanttilaskentaa ja suprajohtavuutta
11.03.2025Jään ja veden kaltaisia tiloja erittäin ohuessa materiaalissa
11.03.2025Supervoitelu mahdollistaa nopeat muistipiirit
10.03.2025Kuvaa vääristämätöntä venyvyyttä ja itsekorjautuvuutta
10.03.2025Kvanttipisteisiä ledejä ilman myrkkyjä
08.03.2025Merivesiakku puujätteestä
07.03.2025Mesohuokoinen pii: ainutlaatuiset elektroniset kuljetusominaisuudet
07.03.2025Dramaattisesti parempia bioelektronisia antureita
06.03.2025Kohti anoditonta kiintoaineakkua
06.03.2025Muoviset ja ioniset superkondensaattorit tehostuvat
05.03.2025VTT ja IQM rakensivat 50 kubitin kvanttitietokoneen
05.03.2025Uusi hiilimuoto, jolla on potentiaalia elektroniikkaan

Näytä lisää »