成本、技术性能和环境影响——这三者是新型 LED 技术在社会中具有广泛商业影响的三个最重要方面。这一点已被林雪平大学的研究人员在发表在《自然可持续性》上的研究中证明。
“钙钛矿 LED 的制造成本更低且更易于生产，如果用于屏幕，它们还可以产生鲜艳和强烈的颜色。我可以说这是下一代 LED 技术，”林雪平大学光电子学教授冯高说。
然而，要实现技术的转变，即用基于钙钛矿材料的 LED 替代今天的 LED，仅仅依靠技术性能是不够的。这就是为什么冯高的研究小组与奥洛夫·赫尔姆教授和林雪平大学的助理教授约翰·劳伦斯·埃斯奎拉合作。他们专注于如何将有助于环境可持续性的创新引入市场。
他们共同研究了 18 种不同钙钛矿 LED 的环境影响和成本，而这一知识目前仍不完整。该研究采用了所谓的生命周期评估和技术经济评估方法进行。
这样的分析需要明确的系统定义——即在成本和环境影响方面包括什么和不包括什么。在这个框架内，调查产品从创造成为不能再使用的全过程。产品的生命周期从摇篮到坟墓可以分为五个不同的阶段：原材料生产、制造、分配、使用和退役。
“我们希望避免坟墓。当考虑到回收时，情况变得更加复杂。但在这里我们表明，最重要的是考虑有机溶剂的再利用和原材料的生产，特别是如果它们是稀有材料，”奥洛夫·赫尔姆说。
生命周期分析提供指导的一个例子涉及到在钙钛矿 LED 中发现的小量有毒铅。这在目前是钙钛矿有效所必需的。但是，根据奥洛夫·赫尔姆的说法，只关注铅是一个错误。LED 中还有许多其他材料，比如黄金。
“黄金的生产极其有毒。还有汞和氰化物等副产品。这也是非常耗能的，”他说。
相反，最大的环境收益可能通过用铜、铝或镍替代黄金来实现，同时保持 LED 正常工作所需的小量铅。
研究人员得出结论，钙钛矿 LED 在长期商业化方面具有巨大潜力。也许它们甚至可以取代今天的 LED，这得益于更低的成本和更少的环境影响。关键问题在于耐用性。然而，钙钛矿 LED 的开发正在加速，它们的使用寿命也在增加。研究人员认为，它的使用寿命需要达到大约 10,000 小时才能对环境产生积极影响，他们认为这是可以实现的。目前，最好的钙钛矿 LED 的使用寿命为几百小时。
林雪平大学物理、化学和生物系的博士生张穆义表示，迄今为止，许多研究重点是提高 LED 的技术性能，而他相信这种情况将会改变。
“我们希望我们开发的技术能够在现实世界中使用。但这时，我们作为研究人员需要拓宽视野。如果一个产品技术性能高，但价格昂贵且不具环境可持续性，那么在市场上可能没有很强的竞争力。这种思维方式将越来越多地指导我们的研究。”
