De elektrokemiska cellerna kan ocksÄ tillverkas i mÄnga olika fÀrger och pÄ stora ytor.
Hittills har dock effektiviteten varit för lÄg, det har till och med hÀvdats frÄn forskarhÄll att det Àr omöjligt att ta fram elektrokemiska celler som bÄde Àr ljusstarka och effektiva.
Nature Communications
I en artikel i Nature Communications presenterar forskarna nu celler med en sÄ hög ljusstyrka som 2 000 cd/m2, vilket motsvarar dagens OLED-belysningspaneler. Effektiviteten, det vill sÀga hur stor andel elektroner som blir till fotoner, ligger pÄ 27,5 procent, vilket motsvarar effektiviteten i ett lysrör.De elektrokemiska cellerna Àr dessutom betydligt billigare att tillverka. De olika lager som krÀvs för att fÄ en organisk lysdiod, OLED, att lysa skapas vid tillverkningen som mÄste ske i absolut ren miljö och perfekt vakuum. Medan lagren i de elektrokemiska cellerna bildas spontant sÄ snart man lÀgger pÄ en spÀnning, vilket betyder att de kan tryckas i en tryckpress i rumstemperatur.
Excitonerna krockar
Problemet forskarna har löst ser lite förenklat ut sÄ hÀr:
NĂ€r en elektron som skickas in i det aktiva skiktet hittar ett hĂ„l (positiv laddning) sĂ„ bildas en sĂ„ kallad exciton. Excitonen flyter omkring en stund innan den avger sin energi i form av en foton. Krockar excitonen med nĂ„gon annan laddning överför den sin energi dit istĂ€llet och det bildas vĂ€rme istĂ€llet för ljus. Effekten blir lĂ„g. Det fenomenet kunde Âé¶čÉç-professor Martijn Kemerink och hans doktorand Stephan van Reenen, Avdelningen komplexa material och system, pĂ„visa vetenskapligt för ett par Ă„r sedan.
Men tillsammans med forskargruppen vid UmeÄ universitet, ledd av professor Ludvig Edman, Institutionen för fysik, har de löst problemet.
De har hittat ett sÀtt att dopa materialet sÄ att det bildas fÀllor dÀr excitonerna fastnar och hindras frÄn att flyta omkring. Dock innebÀr det ocksÄ att elektron- och hÄltransporten in i det aktiva skiktet blir lÄngsammare. FÀllorna uppstÄr Àven i de skikt dÀr man inte vill ha dem. Men med en vÀl avvÀgd kombination av antalet fÀllor, djupet pÄ dem och koncentrationen av dopmaterialet har de lyckats neutralisera fÀllorna dÀr de inte vill ha dem och fÄtt dem att fungera bara i det ljusemitterande skiktet.
Ăkad livslĂ€ngd
â IdĂ©en kom frĂ„n Ludvig Edman, och vi har sedan tillsammans genom experiment och simuleringar fĂ„tt fram en kombination av material som fĂ„tt effektiviteten i de elektrokemiska cellerna att öka fem gĂ„nger, sĂ€ger Martijn Kemerink.
Dock kvarstÄr ett problem för forskarna, livslÀngden pÄ en elektrokemisk cell Àr för kort, den ligger pÄ runt en vecka. Forskning pÄgÄr för att lösa Àven det problemet.
â Med de prestanda vi fĂ„tt fram, hög ljusstyrka, hög effektivitet, stora designmöjligheter och till en lĂ€gre kostnad borde den nya ljuskĂ€llan kunna bli en verklig konkurrent till dagens mest effektiva ljuskĂ€llor, sĂ€ger Martijn Kemerink.
S. Tang, A. Sandström, 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.
