پروسکایت سرب ژرمانیوم: روشی جدید برای کاهش سمیت

پروسکیت های متال هالید کلاس جدیدی از مواد نیمه هادی برای نمایش LED و برداشت انرژی خورشیدی هستند. با این حال، بهترین دستگاه ها اغلب از پروسکیت های مبتنی بر سرب (Pb) ساخته می شوند، که سمیت آنها ممکن است باعث نگرانی های زیست محیطی بالقوه شود. برای حل مشکل سمیت، یک روش موثرتر استفاده از قلع (Sn) به عنوان جایگزینی نسبی یا کامل سرب در مواد پروسکایت است. درادامه از جم شیمی به بررسی این دستاورد علمی دانشمندان می پردازیم.

این استراتژی به ویژه برای سلول های خورشیدی پروسکایت موفقیت آمیز بوده است. با این حال ، مواد پروسکایت مبتنی بر قلع (از جمله سرب قلع) عموماً ساطع کننده های نور بسیار ضعیفی هستند و باعث عملکرد نامطلوب دستگاههای ساطع کننده نور پروسکایت بر پایه قلع (LED) می شوند.

Abstract: Reducing environmental impact is a key challenge for perovskite optoelectronics, as most high-performance devices are based on potentially toxic lead-halide perovskites. For photovoltaic solar cells, tin-lead (Sn–Pb) perovskite materials provide a promising solution for reducing toxicity. However, Sn–Pb perovskites typically exhibit low luminescence efficiencies, and are not ideal for light-emitting applications. Here we demonstrate highly luminescent germanium-lead (Ge–Pb) perovskite films with photoluminescence quantum efficiencies (PLQEs) of up to ~71%, showing a considerable relative improvement of ~34% over similarly prepared Ge-free, Pb-based perovskite films. In our initial demonstration of Ge–Pb perovskite LEDs, we achieve external quantum efficiencies (EQEs) of up to ~13.1% at high brightness (~1900 cd m−2), a step forward for reduced-toxicity perovskite LEDs. Our findings offer a new solution for developing eco-friendly light-emitting technologies based on perovskite semiconductors.