الجيل القادم من مصابيح LED.. مصنوعة من البيروفسكايت.. رخيصة وصديقة للبيئة
استبدال الذهب بالنحاس أو الألومنيوم أو النيكل مع كمية صغيرة من الرصاص يحقق أكبر فائدة بيئية
التكلفة والأداء الفني والتأثير البيئي – هذه هي الجوانب الثلاثة الأكثر أهمية لتقنية LED الجديدة لتحقيق تأثير تجاري واسع النطاق على المجتمع.
وقد أثبت باحثون من جامعة لينشوبينغ ذلك في دراسة نُشرت في مجلة Nature Sustainability .
يقول فينج جاو، أستاذ الإلكترونيات الضوئية بجامعة لينشوبينج: “مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت أرخص وأسهل تصنيعًا من مصابيح LED التقليدية، كما أنها قادرة على إنتاج ألوان زاهية وقوية عند استخدامها في الشاشات”، مضيفا” أعتقد أن هذا هو الجيل القادم من تقنية LED “.
ولكن لتحقيق نقلة تكنولوجية تُستبدل فيها مصابيح LED الحالية بأخرى مصنوعة من مادة البيروفسكايت، لا يقتصر الأمر على الأداء التقني فحسب، ولذلك، تعاون فريق جاو البحثي مع البروفيسور أولوف هيلم وجون لورانس إسجويرا، الأستاذ المساعد في جامعة ليوبليانا، ويتخصص الفريقان في كيفية طرح الابتكارات التي تُسهم في الاستدامة البيئية في السوق.
تقييم دورة الحياة
قاموا معًا بدراسة الأثر البيئي وتكلفة 18 مصباح LED مختلفًا من البيروفسكايت، وهي معلومات غير مكتملة حاليًا.
أُجريت الدراسة باستخدام ما يُسمى بتقييم دورة الحياة والتقييم التقني والاقتصادي.
تتطلب هذه التحليلات تعريفًا واضحًا للنظام، أي ما يشمله النظام وما لا يشمله من حيث التكلفة والأثر البيئي.
وفي هذا الإطار، يُدرس ما يحدث منذ إنتاج المنتج حتى انتهاء صلاحيته.
ويمكن تقسيم دورة حياة المنتج، من المهد إلى اللحد، إلى خمس مراحل مختلفة: إنتاج المواد الخام، والتصنيع، والتوزيع، والاستخدام، والتوقف عن التشغيل.
يقول أولوف هيل” نود تجنب الموت، وتصبح الأمور أكثر تعقيدًا عند أخذ إعادة التدوير في الاعتبار، لكننا هنا نُظهر أن الأهم هو التفكير في إعادة استخدام المذيبات العضوية وكيفية إنتاج المواد الخام ، خاصةً إذا كانت مواد نادرة”.
من الأمثلة التي يُقدم فيها تحليل دورة الحياة إرشادات تتعلق بكمية الرصاص السام الضئيلة الموجودة في مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت، يُعد هذا ضروريًا حاليًا لفعالية البيروفسكايت.
ولكن، وفقًا لهيلم، فإن التركيز على الرصاص فقط خطأ، فهناك أيضًا العديد من المواد الأخرى في مصابيح LED، مثل الذهب.
يقول: “إن إنتاج الذهب سام للغاية، وهناك نواتج ثانوية مثل الزئبق والسيانيد، كما أنه يستهلك الكثير من الطاقة”.
مصابيح LED من البيروفسكايت
ويمكن تحقيق أكبر فائدة بيئية من خلال استبدال الذهب بالنحاس أو الألومنيوم أو النيكل، مع الحفاظ على الكمية الصغيرة من الرصاص اللازمة لعمل مصابيح LED على النحو الأمثل.
خلص الباحثون إلى أن مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت تتمتع بإمكانيات تسويقية هائلة على المدى الطويل.
وربما تحل محل مصابيح LED الحالية، بفضل انخفاض تكلفتها وتأثيرها البيئي الأقل، لكن التحدي الأكبر يكمن في طول عمرها، ومع ذلك، يتسارع تطوير مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت، ويزداد عمرها الافتراضي.
يعتقد الباحثون، أن تحقيق تأثير بيئي إيجابي يتطلب الوصول إلى حوالي 10,000 ساعة، وهو أمر يرون أنه قابل للتحقيق، واليوم، تدوم أفضل مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت مئات الساعات.
يقول مويي تشانج، طالب الدكتوراه في قسم الفيزياء والكيمياء والأحياء في جامعة ليو، إن الكثير من التركيز البحثي حتى الآن ينصب على زيادة الأداء الفني لمصابيح LED، وهو أمر يعتقد أنه سيتغير.
ويضيف، نريد أن يُستخدم ما نطوره في العالم الحقيقي، ولكن، كباحثين، علينا توسيع آفاقنا، فإذا كان المنتج يتمتع بأداء تقني عالٍ، ولكنه باهظ الثمن وغير مستدام بيئيًا، فقد لا يكون منافسًا قويًا في السوق، وستُوجّه هذه العقلية أبحاثنا بشكل متزايد.
