本站讯  近日，山东大学蓝绿发展研究院李佳硕教授团队联合瑞典林雪平大学（Linköping University）Feng Gao教授团队在钙钛矿LED技术可持续评估方面取得进展，相关成果 Towards sustainable perovskite light-emitting diodes以研究论文形式在Nature Sustainability在线发表。山东大学马逍天和林雪平大学张慕懿为论文共同第一作者，山东大学李佳硕教授和林雪平大学Feng Gao教授为论文共同通讯作者。

钙钛矿发光二极管（PeLED）技术有望成为下一代照明和显示技术的领跑者。尽管该技术发展迅速，但高性能钙钛矿器件的构建尚无法离开铅的投入，使得该技术一直面临铅泄露导致健康风险的质疑。同时，PeLED目前稳定性较低、成本高昂，可能限制其未来的发展与应用。因此，需从环境、经济、技术角度进行PeLED的全面分析并提供相应的技术开发指导，但目前缺乏一个统一的框架对其进行评估。该研究评估了18种具有代表性的PeLED技术的环境和经济表现，通过识别关键因子来确定最有效的技术升级策略，旨在从生命周期的角度为PeLED的未来商业化开发提供有效参考信息。

图2 全生命周期环境影响评估结果

研究结果发现，与目前已商业成熟的OLED技术一样，PeLED显示出优异的环保性能。与业界一贯的直觉认知不同，该研究基于大量实验数据的评估证明了——相比于其他重金属和有机溶剂——钙钛矿中的铅并不是PeLED毒性的主要来源，这是由于钙钛矿发光层的厚度低至几十纳米，而其他功能层的厚度/体积相对来说更为宏观。红光、绿光、蓝光（RGB）和白光PeLED基本展示了相同水平的环境影响，但近红外（NIR）波段的LED环境影响远远高于RGB和白光波段。这主要是因为NIR PeLED采用了金作为电极金属，若将其替换为影响较小的金属（如铝铜镍），则其能达到与RGB PeLED相当的水平。

图4 工业规模的PeLED环境影响评估结果

为了实现PeLED的可持续工业化生产，可以通过循环使用有机清洗溶液、玻璃基板回收、升级成大规模沉积等措施进一步降低其环境影响。可持续升级以后的工业PeLED将与OLED一样达到所有照明、显示技术中的最高环保水平。此外，研究提出了一个新的评估参数——相对影响缓解时间——当PeLED的使用寿命达到一万小时左右，可有效补偿其生产过程中产生的环境影响。技术经济评估则表明，采用大规模制造和回收策略可以使未来PeLED的成本降至每平方米100美元量级，与商用OLED面板的成本相当。经济成本的主要高昂部分为电荷传输材料，未来的进一步成本控制可以主要考虑此方向。

总体而言，这项研究从环境、经济和技术角度展示了PeLED作为下一代照明显示技术的潜力，为其未来的商业可持续发展提供了参考性信息。本研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、瑞典瓦伦堡基金会、瑞典研究委员会、瑞典能源局等项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7