تُعدّ الثنائيات الباعثة للضوء الأزرق (LEDs) من الألوان الأساسية الثلاثة ومصدرًا للإثارة الضوئية، ولها تطبيقات مهمة في شاشات العرض الملونة والإضاءة العامة ونقل الإشارات. في السنوات الأخيرة، برزت بيروفسكايت هاليدات المعادن كمرشح قوي لجيل جديد من الثنائيات الباعثة للضوء الأزرق منخفضة التكلفة، وذلك بفضل كفاءة الكم الضوئي العالية، ونقاء اللون، وسهولة معالجتها بالمحاليل. ولتحقيق أداء عالٍ للثنائيات الباعثة للضوء الأزرق المصنوعة من البيروفسكايت، اقترح الباحثون استراتيجيات متنوعة، تشمل تحسين المواد، وهندسة الأسطح البينية، وتصميم بنية الجهاز. حتى الآن، وصلت كفاءة الكم الخارجية للثنائيات الباعثة للضوء الأزرق المصنوعة من البيروفسكايت إلى 26.4%، إلا أن كفاءة الطاقة - وهي مؤشر رئيسي لتقييم استهلاك الطاقة في الثنائيات الباعثة للضوء - لا تزال غير مرضية.
نظراً للبصمة الكربونية الهائلة لتقنية LED عالمياً، واستهلاك الطاقة العالي المتأصل في البيروفسكايت الأزرق بسبب فجوة النطاق الأوسع مقارنةً بنظيراتها الحمراء والخضراء، يُعدّ تحسين كفاءة الطاقة (PE) لمصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت الأزرق أمراً بالغ الأهمية لتصميم أجهزة إلكترونية ضوئية موفرة للطاقة. تُحدد قيمة كفاءة الطاقة بالمعادلة PE = (π × L)/(J × V)، حيث يُمثل L السطوع، وJ كثافة التيار، وV جهد التشغيل. لذا، لتحقيق كفاءة طاقة عالية (مسافة انبعاث ضوئي عالية)، من الضروري زيادة السطوع إلى أقصى حد مع تقليل جهد التشغيل عند كثافة تيار محددة. بالمقارنة مع مصابيح LED القائمة على أغشية رقيقة متعددة البلورات من البيروفسكايت، تُظهر مصابيح LED ذات النقاط الكمومية (QD) إمكانات واعدة لكفاءة طاقة أعلى، لأن باعث النقاط الكمومية نفسه يتمتع بخصائص حصر قوية للناقلات، مما يُتيح كفاءة إضاءة قريبة من الكفاءة النظرية. مع ذلك، تُعيق خصائص العزل الكهربائي للروابط العضوية في النقاط الكمومية بشدة نقل الناقلات وإعادة تركيبها، مما يزيد من جهد التشغيل ويؤدي إلى انخفاض نسبي في كفاءة الطاقة لهذه الأجهزة.
تمكن سونغ جيتشونغ وياو جيسونغ وآخرون من جامعة تشنغتشو من خفض جهد التشغيل وتعزيز إعادة التركيب الإشعاعي لثنائيات الباعثة للضوء الكمومي (QLEDs) المصنوعة من البيروفسكايت الأزرق، وذلك بإدخال هياكل ثنائية القطب مرتبة من بولي (1،1-ثنائي فلورو الإيثيلين) في طبقة الانبعاث الكمومي. تعمل ثنائيات القطب البوليمرية المتكونة من بولي (1،1-ثنائي فلورو الإيثيلين) على توجيه الإلكترونات والفجوات إلى المنطقة المركزية لطبقة الانبعاث لإعادة التركيب الإشعاعي، مما يساهم في خفض جهد تشغيل الجهاز. في الوقت نفسه، يعمل تأثير سحب الإلكترونات لذرات الفلور على بولي (1،1-ثنائي فلورو الإيثيلين) على تخميل أيونات الرصاص غير المنسقة (Pb²⁺) بشكل فعال، بينما تتفاعل ذرات الهيدروجين المقابلة مع أيونات الهاليد في النقاط الكمومية للبيروفسكايت، مما يؤدي إلى كبح إعادة التركيب غير الإشعاعي بشكل فعال. ونتيجة لذلك، تم تحقيق كفاءة طاقة قياسية بلغت 43.9 لومن/واط في مصابيح QLED الزرقاء المصنوعة من البيروفسكايت، إلى جانب سطوع مذهل بلغ 5474 شمعة/م². علاوة على ذلك، أظهرت الأجهزة المُحسّنة أطياف انبعاث مستقرة واستقرارًا تشغيليًا مُحسّنًا بشكل ملحوظ، مما يُبرز الإمكانات الكبيرة لاستراتيجية مصابيح QLED الزرقاء المصنوعة من البيروفسكايت المقترحة في التطبيقات العملية.
