Kostnad, teknisk prestanda och miljöpåverkan – det är de tre viktigaste aspekterna för att en ny typ av lysdiodsteknik ska få brett kommersiellt genomslag på i samhället.
Det har forskare vid Linköpings universitet kommit fram till i en studie publicerad i Nature Sustainability.
– Lysdioder av perovskit är billigare och enklare att tillverka än traditionella lysdioder och dessutom kan de ge livligare och starkare färger om de används i skärmar. Jag skulle säga att det här är nästa generations lysdiodsteknik, säger Feng Gao, professor i optoelektronik vid Linköpings universitet.
Muyi Zhang, med lysdiod
Men för att ett teknikskifte ska ske där dagens lysdioder byts ut mot de som är baserade på materialet perovskit krävs mer än prestanda.
Därför har Feng Gaos forskargrupp tagit hjälp av professor Olof Hjelm och John Laurence Esguerra, biträdande universitetslektor vid LiU. De specialiserar sig på hur innovationer som bidrar till miljömässig hållbarhet ska kunna komma ut på marknaden.
Har analyserat livscykeln för 18 olika dioder
Genom livscykelanalyser, där man undersöker vad som händer från att produkten skapas fram till att den inte kan användas längre, har forskarna granskat kostnaden för och miljöeffekterna av 18 olika perovskitlysdioder – kunskap som idag är bristfällig.
En viktig insikt är att den största miljövinsten inte handlar om att eliminera det lilla blyinnehållet, utan snarare att ersätta guld med mindre miljöbelastande metaller som koppar eller aluminium.
– Guldframställning är extremt giftigt. Det blir biprodukter som kvicksilver och cyanid. Dessutom är det väldigt energikrävande, säger Olof Hjelm.
Utmaningen som återstår är livslängden – perovskitlysdioder behöver hålla i minst 10 000 timmar för att bli en hållbar ersättare.
Muyi Zhang, doktorand vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid LiU, menar att mycket av forskningens fokus hittills handlar om att öka prestandan på lysdioden, något som han tror kommer förändras.
– Vi vill ju att det vi utvecklar ska användas i den verkliga världen. Men då behöver vi forskare bredda vårt perspektiv. Om en produkt har hög prestanda men är dyr och inte är miljömässigt hållbar kanske den inte är tillräckligt konkurrenskraftig på marknaden. Det tankesättet kommer att vägleda vår forskning mer och mer.
Forskning pågår för att förbättra både prestanda och marknadsförutsättningar, och forskarna är optimistiska om att tekniken kan bli konkurrenskraftig.
Studien finansierades av bland andra Wallenbergstiftelserna, Vetenskapsrådet och Energimyndigheten.
