Chi phí, hiệu suất kỹ thuật và tác động môi trường—đây là ba khía cạnh quan trọng nhất để một loại công nghệ LED mới có tác động thương mại rộng rãi đến xã hội. Điều này đã được các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping chứng minh trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Sustainability.
Muyi Zhang, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Vật lý, Hóa học và Sinh học tại LiU, đang cầm một đèn LED perovskite. Tín dụng: Olov Planthaber
"Đèn LED perovskite rẻ hơn và dễ sản xuất hơn đèn LED truyền thống, đồng thời cũng có thể tạo ra màu sắc rực rỡ và mạnh mẽ nếu sử dụng trên màn hình. Tôi cho rằng đây chính là thế hệ công nghệ LED tiếp theo", Feng Gao, giáo sư quang điện tử tại Đại học Linköping cho biết.
Tuy nhiên, để có sự thay đổi về công nghệ, khi đèn LED ngày nay được thay thế bằng đèn LED dựa trên vật liệu perovskite, thì không chỉ cần hiệu suất kỹ thuật. Đó là lý do tại sao nhóm nghiên cứu của Gao đã hợp tác với Giáo sư Olof Hjelm và John Laurence Esguerra, phó giáo sư tại LiU. Họ chuyên về cách thức đưa những cải tiến góp phần vào tính bền vững của môi trường ra thị trường.
Họ đã cùng nhau nghiên cứu tác động môi trường và chi phí của 18 đèn LED perovskite khác nhau, kiến thức hiện tại vẫn chưa đầy đủ. Nghiên cứu được tiến hành bằng cách sử dụng cái gọi là đánh giá vòng đời và đánh giá kinh tế kỹ thuật.
Những phân tích như vậy đòi hỏi một định nghĩa hệ thống rõ ràng—tức là, những gì được bao gồm chứ không phải về mặt chi phí và tác động môi trường. Trong khuôn khổ này, những gì xảy ra từ khi sản phẩm được tạo ra cho đến khi không còn có thể sử dụng được nữa sẽ được nghiên cứu. Vòng đời của sản phẩm, từ lúc mới sinh đến lúc chết, có thể được chia thành năm giai đoạn khác nhau: sản xuất nguyên liệu thô, chế tạo, phân phối, sử dụng và ngừng hoạt động.
"Chúng tôi muốn tránh việc chôn cất. Và mọi thứ trở nên phức tạp hơn khi bạn tính đến việc tái chế. Nhưng ở đây chúng tôi chỉ ra rằng điều quan trọng nhất là phải nghĩ đến việc tái sử dụng dung môi hữu cơ và cách sản xuất nguyên liệu thô, đặc biệt nếu chúng là vật liệu hiếm", Hjelm nói.
Feng Gao, giáo sư quang điện tử tại Đại học Linköping. Tín dụng: Thor Balkhed
Một ví dụ mà phân tích vòng đời cung cấp hướng dẫn liên quan đến lượng nhỏ chì độc hại được tìm thấy trong đèn LED perovskite. Hiện tại, điều này là cần thiết để perovskite có hiệu quả. Nhưng theo Hjelm, chỉ tập trung vào chì là một sai lầm. Ngoài ra còn có nhiều vật liệu khác trong đèn LED, chẳng hạn như vàng.
"Sản xuất vàng cực kỳ độc hại. Có những sản phẩm phụ như thủy ngân và xyanua. Nó cũng tiêu tốn rất nhiều năng lượng", ông nói.
Thay vào đó, lợi ích lớn nhất về mặt môi trường có thể đạt được bằng cách thay thế vàng bằng đồng, nhôm hoặc niken, đồng thời vẫn duy trì lượng chì nhỏ cần thiết để đèn LED hoạt động tối ưu.
Các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng đèn LED perovskite có tiềm năng thương mại hóa lớn trong dài hạn. Có lẽ chúng thậm chí có thể thay thế đèn LED hiện nay, nhờ chi phí thấp hơn và ít tác động đến môi trường hơn. Vấn đề lớn là tuổi thọ. Tuy nhiên, sự phát triển của đèn LED perovskite đang tăng tốc và tuổi thọ của chúng đang tăng lên.
Các nhà nghiên cứu tin rằng cần phải đạt khoảng 10.000 giờ để có tác động tích cực đến môi trường, điều mà họ cho là có thể đạt được. Ngày nay, đèn LED perovskite tốt nhất có thể hoạt động trong hàng trăm giờ.
Muyi Zhang, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Vật lý, Hóa học và Sinh học tại LiU, cho biết phần lớn trọng tâm nghiên cứu cho đến nay là tăng hiệu suất kỹ thuật của đèn LED, điều mà ông tin rằng sẽ thay đổi.
"Chúng tôi muốn những gì chúng tôi phát triển được sử dụng trong thế giới thực. Nhưng sau đó, chúng tôi với tư cách là nhà nghiên cứu cần mở rộng quan điểm của mình. Nếu một sản phẩm có hiệu suất kỹ thuật cao nhưng đắt tiền và không bền vững với môi trường, thì nó có thể không có tính cạnh tranh cao trên thị trường. Tư duy đó sẽ ngày càng định hướng cho nghiên cứu của chúng tôi."
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
