Investigadores de la Universidad de Linköping, en colaboración con colegas de Reino Unido, China y República Checa, han desarrollado un diodo emisor de luz (LED) de perovskita de alta eficiencia y larga estabilidad operacional.
“Los LED basados en perovskita todavía no son suficientemente estables para su uso práctico, pero cada vez estamos más cerca de conseguirlo”, explica el profesor Feng Gao, jefe de investigación de la División de Electrónica Biomolecular y Orgánica de la Universidad de Linköping.
Las perovskitas son una gran familia de materiales semiconductores que han despertado un gran interés científico. Su especial estructura cristalina significa que tienen excelentes propiedades ópticas y electrónicas, mientras que son fáciles y baratos de fabricar. La mayor parte de los progresos se han hecho en la investigación sobre el uso de las perovskitas en las células solares, pero también son muy adecuadas para la fabricación de LEDs.
La eficiencia de los LED, que mide la fracción de los portadores de carga que entran en el material y que posteriormente se emiten como luz, ha aumentado considerablemente en los últimos años, y pronto alcanzará a tecnologías competidoras. Sin embargo, no son particularmente estables, lo que significa que hasta ahora no pueden utilizarse en la práctica.
«Queda mucho por hacer. Hasta ahora, la mayoría de los LEDs de perovskita tienen una baja eficiencia o una pobre estabilidad del dispositivo», dice Xiao-Ke LiU, investigador de la División de Electrónica Biomolecular y Orgánica. Él y Feng Gao son los principales autores de la investigación.
Muchos grupos de investigación han trabajado con la perovskita para resolver estos problemas. Ahora, los investigadores de LiU han encontrado un nuevo camino a seguir. Han utilizado una perovskita a partir de plomo, yodo y una sustancia orgánica, el formamidinio. Luego han incrustado la perovskita en una matriz de moléculas orgánicas para formar una película delgada compuesta.
«Esta molécula con dos grupos amino en sus extremos ayuda a las otras sustancias a formar una estructura cristalina de alta calidad, característica de las perovskitas, y hace que el cristal sea estable», dice Heyong Wang, estudiante de doctorado en la División de Electrónica Biomolecular y Orgánica.
La nueva película delgada compuesta ha permitido al grupo de investigación desarrollar LEDs con una eficiencia del 17,3% con una larga vida media, aproximadamente 100 horas.
Las perovskitas que contienen plomo y un halógeno, en este caso el yodo, tienen las mejores propiedades de emisión de luz. «Nos gustaría mucho deshacernos del plomo. Hasta ahora no hemos encontrado una buena manera de hacerlo, pero estamos trabajando duro en ello”, dice Feng Gao.
Los próximos pasos son probar nuevas combinaciones de diferentes perovskitas y moléculas orgánicas y comprender en detalle cómo se producen los procesos de nucleación y cristalización. Diferentes perovskitas dan luz a diferentes longitudes de onda, lo cual es un requisito para el objetivo a largo plazo de obtener LEDs de luz blanca.
