糖心直播

En ljusemitterande elektrokemisk cell 盲r en tunn, flexibel och l盲tt ljusk盲lla. Tekniken fungerar ungef盲r likadant som de organiska lysdioderna, OLED, som best氓r av ett antal olika skikt placerade mellan tv氓 elektroder. N盲r str枚mmen g氓r igenom materialet lyser det upp - man skickar in elektroner och h氓l i det aktiva skiktet och f氓r ut fotoner.

De elektrokemiska cellerna kan ocks氓 tillverkas i m氓nga olika f盲rger och p氓 stora ytor.

Hittills har dock effektiviteten varit f枚r l氓g, det har till och med h盲vdats fr氓n forskarh氓ll att det 盲r om枚jligt att ta fram elektrokemiska celler som b氓de 盲r ljusstarka och effektiva.

Nature Communications

I en artikel i Nature Communications presenterar forskarna nu celler med en s氓 h枚g ljusstyrka som 2 000 cd/m2, vilket motsvarar dagens OLED-belysningspaneler. Effektiviteten, det vill s盲ga hur stor andel elektroner som blir till fotoner, ligger p氓 27,5 procent, vilket motsvarar effektiviteten i ett lysr枚r.

De elektrokemiska cellerna 盲r dessutom betydligt billigare att tillverka. De olika lager som kr盲vs f枚r att f氓 en organisk lysdiod, OLED, att lysa skapas vid tillverkningen som m氓ste ske i absolut ren milj枚 och perfekt vakuum. Medan lagren i de elektrokemiska cellerna bildas spontant s氓 snart man l盲gger p氓 en sp盲nning, vilket betyder att de kan tryckas i en tryckpress i rumstemperatur.

Excitonerna krockar

Problemet forskarna har l枚st ser lite f枚renklat ut s氓 h盲r:
N盲r en elektron som skickas in i det aktiva skiktet hittar ett h氓l (positiv laddning) s氓 bildas en s氓 kallad exciton. Excitonen flyter omkring en stund innan den avger sin energi i form av en foton. Krockar excitonen med n氓gon annan laddning 枚verf枚r den sin energi dit ist盲llet och det bildas v盲rme ist盲llet f枚r ljus. Effekten blir l氓g. Det fenomenet kunde LiU-professor Martijn Kemerink och hans doktorand Stephan van Reenen, Avdelningen komplexa material och system, p氓visa vetenskapligt f枚r ett par 氓r sedan.

Men tillsammans med forskargruppen vid Ume氓 universitet, ledd av professor Ludvig Edman, Institutionen f枚r fysik, har de l枚st problemet.

De har hittat ett s盲tt att dopa materialet s氓 att det bildas f盲llor d盲r excitonerna fastnar och hindras fr氓n att flyta omkring. Dock inneb盲r det ocks氓 att elektron- och h氓ltransporten in i det aktiva skiktet blir l氓ngsammare. F盲llorna uppst氓r 盲ven i de skikt d盲r man inte vill ha dem. Men med en v盲l avv盲gd kombination av antalet f盲llor, djupet p氓 dem och koncentrationen av dopmaterialet har de lyckats neutralisera f盲llorna d盲r de inte vill ha dem och f氓tt dem att fungera bara i det ljusemitterande skiktet.

脰kad livsl盲ngd

鈥� Id茅en kom fr氓n Ludvig Edman, och vi har sedan tillsammans genom experiment och simuleringar f氓tt fram en kombination av material som f氓tt effektiviteten i de elektrokemiska cellerna att 枚ka fem g氓nger, s盲ger Martijn Kemerink.

Dock kvarst氓r ett problem f枚r forskarna, livsl盲ngden p氓 en elektrokemisk cell 盲r f枚r kort, den ligger p氓 runt en vecka. Forskning p氓g氓r f枚r att l枚sa 盲ven det problemet.

鈥� Med de prestanda vi f氓tt fram, h枚g ljusstyrka, h枚g effektivitet, stora designm枚jligheter och till en l盲gre kostnad borde den nya ljusk盲llan kunna bli en verklig konkurrent till dagens mest effektiva ljusk盲llor, s盲ger Martijn Kemerink.


S. Tang, A. Sandstr枚m, P. Lundberg, T. Lanz, C. Larsen, S. van Reenen, M. Kemerink and L. Edman: . Nature Communications 8. 1190 (2017). doi:10.1038/s41467-017-01339-0.