Ricercatori dell'Università di Linköping, Svezia, hanno sviluppato efficienti diodi a emissione di luce blu basati su perovskiti ad alogenuri. "Siamo molto entusiasti di questa svolta, "dice Feng Gao, professore all'Università di Linköping. I nuovi LED potrebbero aprire la strada a un'illuminazione economica ed efficiente dal punto di vista energetico.

L'illuminazione è responsabile di circa il 20% del consumo globale di elettricità, una cifra che potrebbe essere ridotta al 5% se tutte le sorgenti luminose fossero costituite da diodi emettitori di luce (LED). I LED blu-bianchi attualmente in uso, però, richiedono metodi di produzione complicati e sono costosi, il che rende più difficile realizzare una transizione globale.

I LED prodotti da perovskiti ad alogenuri potrebbero essere un'alternativa più economica ed ecologica sia per l'illuminazione che per i monitor a LED. Le perovskiti sono una famiglia di materiali semiconduttori definiti dalla loro struttura cristallina cubica. Hanno buone proprietà di emissione di luce e sono facili da fabbricare. Utilizzando elementi del gruppo alogeno, cioè fluoro, cloro, bromo e iodio, alle perovskiti possono essere attribuite proprietà che dipendono dalla composizione chimica del cristallo.

I LED per luce verde e rossa sono già stati realizzati con perovskiti, ma un colore, blu, è finora mancato, rendendo impossibile ottenere la luce bianca.

"La luce blu è la chiave per portare le perovskiti a emissione di luce nelle applicazioni pratiche. La nostra scoperta più recente è un passo avanti, "dice Feng Gao, professore presso il Dipartimento di Fisica, Chimica e Biologia all'Università di Linköping.

Il gruppo di ricerca di Feng Gao, in collaborazione con i colleghi di Lund, Gran Bretagna, Germania, Cina e Danimarca, è riuscita a creare perovskiti ad alogenuri che forniscono un'emissione stabile nella gamma di lunghezze d'onda 451-490 nanometri, corrispondenti ai colori dal blu intenso al blu cielo. Max Karlsson è dottorando alla Linköping University e primo autore congiunto dell'articolo ora pubblicato su Comunicazioni sulla natura . Lui dice:

"Le perovskiti ad alogenuri metallici sono facilmente regolabili nel colore su tutto lo spettro visibile mediante una semplice lega. Sfortunatamente, e un LED blu diventa verde durante il funzionamento. Abbiamo trovato un metodo che può prevenire questo cambiamento di colore controllando la dinamica di cristallizzazione del film durante la creazione della perovskite. Questi risultati aprono la strada a leghe stabili di perovskite, non solo per i LED ma anche per le celle solari."

La sfida di creare luce blu nelle perovskiti è che richiede una composizione chimica con una grande frazione di cloruro, che rende instabile la perovskite. I LED blu a base di perovskite sono stati precedentemente creati utilizzando la cosiddetta "tecnica di confinamento quantistico, " che fornisce LED a bassa intensità con scarsa efficienza. Tuttavia, perovskiti stabili con la quantità desiderata di cloruro possono essere create con l'ausilio della "tecnica di cristallizzazione assistita da vapore". Per di più, i ricercatori dell'Università di Linköping hanno raggiunto un'efficienza energetica fino all'11% per i LED blu a base di perovskite.

"Abbiamo dimostrato che i diodi a emissione di luce blu basati su perovskiti ad alogenuri possono essere sia efficienti che stabili su un ampio spettro, senza usare il confinamento quantistico. Siamo riusciti a creare uno dei LED blu a base di perovskite più efficienti finora conosciuti, "dice Weidong Xu, postdoc presso l'Università di Linköping.

La scienza delle perovskiti è un campo di ricerca relativamente nuovo che ha suscitato grande interesse internazionale, poiché offre un grande potenziale per lo sviluppo di materiali economici ed efficienti. Feng Gao, però, si affretta a sottolineare che il lavoro che hanno svolto è di ricerca di base, e le applicazioni sono ancora lontane in futuro.

"I LED in perovskite sono una tecnologia giovane e hanno ancora molta strada da fare prima di vedere la luce del giorno. Attualmente, la breve durata e le scarse prestazioni dei LED blu sono i principali ostacoli per i diodi emettitori di luce in perovskite prima che possano iniziare a competere con le tecnologie esistenti come i diodi emettitori di luce basati su semiconduttori organici e inorganici. Continueremo a lavorare su questo per rendere i PeLED paragonabili alle altre tecnologie, "dice Feng Gao.