Los PeLED vuelven a darnos una noticia de lo más interesante, y esta vez no hablamos de conseguir una barbaridad de nits ni de aumentar su vida útil. Un grupo de investigadores de varias universidades estadounidenses acaba de descubrir algo que estaba ocurriendo durante la fabricación de estos diodos y que, hasta ahora, nadie había conseguido explicar del todo. Y ojo, porque han logrado una eficiencia cuántica externa del 37,1 %, una cifra bastante impresionante.
La investigación acaba de publicarse en la prestigiosa revista científica Nature y está liderada por científicos de la Universidad Emory y Purdue. Lo curioso es que no han necesitado inventar un material completamente nuevo, sino entender qué ocurría con uno de los ingredientes que ya se utilizaban para fabricar los PeLED. Al controlar mejor una reacción química, han conseguido mejorar considerablemente su rendimiento.
Y es que las perovskitas llevan tiempo apuntando maneras como una posible alternativa a los OLED. Ya os hablamos hace unos días de unos PeLED rojos capaces de alcanzar 65.875 nits, pero aquí tenemos un avance diferente. Los investigadores han conseguido aprovechar mucho mejor la luz que generan estos materiales, acercándose a ese 40 % de eficiencia en dispositivos experimentales.
Los PeLED alcanzan un 37,1 % de eficiencia gracias a un descubrimiento químico
Para entender lo que han conseguido, primero hay que explicar una cosa. Los PeLED utilizan materiales de perovskita que emiten luz cuando reciben electricidad. Durante su fabricación se añaden determinadas sustancias químicas para mejorar la calidad del material y evitar defectos que pueden hacer que parte de esa energía se desperdicie.
Pues bien, los investigadores estaban utilizando un aditivo llamado ácido 5-aminovalérico (5AVA) cuando descubrieron algo bastante curioso. Algunos dispositivos alcanzaban una eficiencia del 20-25 %, mientras que otros, fabricados con una receta aparentemente similar, llegaban aproximadamente al 30 %. ¿Qué estaba pasando? Después de muchas pruebas descubrieron que el tiempo durante el que calentaban la mezcla cambiaba las reacciones químicas que ocurrían en su interior.
En concreto, comprobaron que podían formarse dos compuestos diferentes: uno beneficioso, que ayudaba a reducir los defectos del material, y otro que perjudicaba su funcionamiento. La clave estaba en favorecer el primero y evitar el segundo. Tras identificarlo, consiguieron fabricarlo y purificarlo por separado, alcanzando un 37,1 % de eficiencia cuántica externa en el mejor dispositivo, con una media máxima del 32,8 % entre los dispositivos analizados.
¿Qué significa realmente conseguir casi un 40 % de eficiencia?
Aquí viene una parte importante. Cuando hablamos de eficiencia cuántica externa, o EQE, nos referimos a cuántos fotones de luz salen del dispositivo en relación con los electrones que recibe. Dicho de otra manera, nos permite saber cómo de bien aprovecha el material las cargas eléctricas para emitir luz. No significa directamente que un futuro televisor vaya a consumir un 40 % menos de electricidad.
Además, los investigadores consiguieron que las películas de perovskita alcanzasen un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia medio máximo del 97,2 %. Esta segunda cifra mide lo bien que el material transforma la luz que absorbe en nueva luz emitida, sin tener en cuenta todas las pérdidas que aparecen cuando lo integramos en un dispositivo eléctrico completo.
Y hay otro detalle interesante. El equipo comprobó que este procedimiento también podía aplicarse a PeLED de emisión roja y verde, mejorando su rendimiento respecto a las formulaciones anteriores. Eso abre la puerta a utilizar el mismo conocimiento químico para desarrollar materiales emisores de distintos colores.
¿Podría llegar esta tecnología a los futuros televisores?
De momento, el dispositivo que consiguió el 37,1 % trabaja en el infrarrojo cercano, una región de luz que nuestros ojos no pueden ver. Por tanto, todavía no estamos hablando de un subpíxel rojo, verde o azul listo para incorporarse a una pantalla. De hecho, el equipo también está investigando aplicaciones relacionadas con sensores, reconocimiento facial e imagen médica.
Lo interesante para el futuro de las pantallas es que este descubrimiento permite controlar mejor la fabricación de los materiales de perovskita. Si el procedimiento consigue trasladarse a emisores visibles, podría ayudar a fabricar PeLED más eficientes y con menos defectos. Eso sí, todavía quedan pendientes cuestiones importantes como la duración, la estabilidad de los tres colores y la producción a gran escala.
Los investigadores ya están trabajando en mejorar la vida útil de estos dispositivos. La nueva investigación no significa que el OLED tenga un sustituto inmediato, pero sí aporta una forma de fabricar PeLED con mayor control sobre su rendimiento, algo fundamental si algún día queremos verlos formando parte de nuestros televisores.
