Forskare i Valencia har studerat interaktionen mellan två material, halogenidperovskit och kvantprickar, avslöjar enorm potential för utveckling av avancerade lysdioder och effektivare solceller.

Forskare från Universitat Jaume I (James I University, UJI) och Universitat de València (Universitetet i Valencia, UV) har kvantifierat "exciplextillståndet" som är ett resultat av kopplingen av halogenidperovskiter och kolloidala kvantprickar. Båda kända separat för sina optoelektroniska egenskaper, när de kombineras, dessa material ger mycket längre våglängder än vad som kan uppnås med endera materialet ensamt, plus enkla inställningsegenskaper som tillsammans har potential att inleda viktiga förändringar inom LED- och solenergiteknik.

Perovskitmaterial är solcellsindustrins stigande stjärnor. De är billiga att producera, enkel att tillverka och mycket effektiv. De är också relativt nya på scenen och erbjuder potential för effektivare solceller. De används också i LED-teknik.

Quantum dots (QDs) är en familj av halvledarmaterial med mycket intressanta ljusemitterande egenskaper, inklusive möjligheten att ställa in vilka våglängder ljus sänds ut vid. De är också mycket användbara i både lysdioder och solceller.

Att kombinera de två materialen skapar ett nytt exciplextillstånd där ljus kan sändas ut vid mycket längre våglängder, når långt in i det infraröda spektrumet, samtidigt som den tillåter kontroll över dess emissionsfärg via applicerad spänning. Varje material —perovskiten, QD:erna och det nya exciplextillståndet – avger ljus i en annan färg, var och en kan viktas inom den totala ljusemissionen för att välja ut den önskade färgen.

Detta innebär att lysdioder kan designas som avger ljus över både det synliga och infraröda spektrumet samtidigt, som har tillämpningar inom telekommunikationsområdet.

Vidare, arbeta utifrån ömsesidighetsprincipen, detta nya tillstånd kommer potentiellt att leda till utvecklingen av solceller som kan omvandla mer av solens ljus till elektrisk energi. För närvarande, solceller kan bara omvandla ljus som sänds ut över ett relativt smalt band av våglängder. Men om det är möjligt att producera ljus med längre våglängder via en elektrisk ingång, då är det teoretiskt möjligt att få elektrisk energi genom att absorbera ljus med dessa längre våglängder, vilket ökar effektiviteten hos solceller.