خلية كهروكيميائية باعثة للضوء

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الخلية الكهروكيميائية الباعثة للضوء ( LEC أو LEEC ) هي جهاز صلب يُولّد الضوء من تيار كهربائي ( التألق الكهربائي ). تتكون هذه الخلايا عادةً من قطبين معدنيين متصلين (على سبيل المثال، بوضع طبقة من شبه موصل عضوي يحتوي على أيونات متحركة). وبغض النظر عن الأيونات المتحركة، فإن تركيبها مشابه جدًا لتركيب الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (OLED).

تتمتع شاشات LEC بمعظم مزايا شاشات OLED، بالإضافة إلى مزايا إضافية:

  • يعتمد الجهاز بشكل أقل على اختلاف دالة الشغل للأقطاب الكهربائية. وبالتالي، يمكن تصنيع الأقطاب من نفس المادة (مثل الذهب). وبالمثل، يمكن تشغيل الجهاز بفولتيات منخفضة. [ 1 ] [ 2 ]
  • تم استخدام مواد تم تطويرها مؤخرًا مثل الجرافين [ 3 ] أو مزيج من أنابيب الكربون النانوية والبوليمرات [ 4 ] كأقطاب كهربائية، مما يلغي الحاجة إلى استخدام أكسيد القصدير الإنديوم للحصول على قطب كهربائي شفاف.
  • لا يُعدّ سُمك الطبقة الكهروضوئية النشطة عاملاً حاسماً في تشغيل الجهاز. وهذا يعني ما يلي:
  • يمكن طباعة LECs [ 5 ] باستخدام عمليات طباعة غير مكلفة نسبيًا (حيث يصعب التحكم في سماكة الفيلم).
  • في تكوين الجهاز المستوي، يمكن مراقبة تشغيل الجهاز الداخلي مباشرة. [ 6 ]

يوجد نوعان متميزان من الخلايا الكهروضوئية الباعثة للضوء (LECs)، وهما: الخلايا القائمة على معقدات المعادن الانتقالية غير العضوية (iTMC) والخلايا القائمة على البوليمرات الباعثة للضوء. غالبًا ما تكون أجهزة iTMC أكثر كفاءة من نظيراتها القائمة على البوليمرات الباعثة للضوء، وذلك لأن آلية الانبعاث فيها تعتمد على الفسفرة بدلاً من التألق. [ 7 ]

في حين أن ظاهرة التلألؤ الكهربائي قد شوهدت سابقًا في أجهزة مماثلة، فإن اختراع البوليمر LEC ينسب إلى Pei et al. [ 8 ] ومنذ ذلك الحين، عملت العديد من المجموعات البحثية وعدد قليل من الشركات على تحسين الأجهزة وتسويقها.

في عام ٢٠١٢، تم الإبلاغ عن أول خلية ضوئية باعثة للضوء قابلة للتمدد بطبيعتها باستخدام مادة مطاطية باعثة للضوء (في درجة حرارة الغرفة). يُمكّن تشتيت مُركّب فلزي انتقالي أيوني في مصفوفة مطاطية من تصنيع أجهزة باعثة للضوء قابلة للتمدد بطبيعتها، تتميز بمساحات انبعاث كبيرة (حوالي ١٧٥ مم²) وتتحمل إجهادات خطية تصل إلى ٢٧٪ ودورات متكررة من الإجهاد بنسبة ١٥٪. يُظهر هذا العمل ملاءمة هذا النهج لتطبيقات جديدة في مجال الإضاءة القابلة للتكيف، والتي تتطلب انبعاثًا ضوئيًا موحدًا ومنتشرًا على مساحات واسعة. [ ٩ ]

في عام 2012، تم الإبلاغ عن تصنيع الخلايا الكهروكيميائية العضوية الباعثة للضوء (LECs) باستخدام عملية متوافقة مع تقنية اللفافة إلى اللفافة في ظل الظروف المحيطة. [ 10 ]

في عام 2017، وعد نهج تصميم جديد طوره فريق من الباحثين السويديين بتحقيق كفاءة أعلى بكثير: 99.2 cd A −1 عند إضاءة ساطعة تبلغ 1910 cd m −2 . [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ غاو، ج.؛ داين، ج. (2003). "خلايا كهروكيميائية بوليمرية مستوية باعثة للضوء ذات تباعد كبير للغاية بين الأقطاب". رسائل الفيزياء التطبيقية . 83 (15): 3027. Bibcode : 2003ApPhL..83.3027G . doi : 10.1063/1.1618948 .
  2. ↑ شين، جيه.-إتش.؛ دزويلفسكي، أ.؛ إيواسيفيتش، أ.؛ شياو، إس.؛ فرانسون، أ.؛ أنكاه، جي إن؛ إدمان، إل. (2006). "انبعاث الضوء عند 5 فولت من جهاز بوليمري بفجوة بين الأقطاب الكهربائية بحجم المليمتر". رسائل الفيزياء التطبيقية . 89 (1): 013509. Bibcode : 2006ApPhL..89a3509S . doi : 10.1063/1.2219122 .
  3. ↑ ماتيبا، ب.؛ ياماغوتشي، هـ.؛ إيدا، ج.؛ تشوالا، م.؛ إدمان، ل.؛ روبنسون، ن. د. (2010). "الجرافين والأيونات المتحركة: مفتاح الأجهزة الباعثة للضوء المصنوعة بالكامل من البلاستيك والمعالجة بالمحاليل". ACS Nano . 4 (2): 637-42 . Bibcode : 2010ACSNa...4..637M . CiteSeerX 10.1.1.474.2436 . doi : 10.1021/nn9018569 . PMID 20131906 .  
  4. ↑ يو، ز.؛ هو، ل.؛ ليو، ز.؛ صن، م.؛ وانغ، م.؛ غرونر، ج.؛ باي، ك. (2009). "أجهزة بوليمرية باعثة للضوء قابلة للانحناء بالكامل مع أنابيب نانوية كربونية ككاثود وأنود". رسائل الفيزياء التطبيقية . 95 (20): 203304. Bibcode : 2009ApPhL..95t3304Y . doi : 10.1063/1.3266869 .
  5. ↑ ماوثنر، ج.؛ لاندفيستر، ك .؛ كوك، أ.؛ بروكل، هـ.؛ كاست، م.؛ ستيبر، س.؛ ليست، إي. جيه. دبليو. (2008). "أجهزة باعثة للضوء مطبوعة بتقنية نفث الحبر على سطح خلية من محلول بوليمر مائي". الإلكترونيات العضوية . 9 (2): 164-170 . doi : 10.1016/j.orgel.2007.10.007 .
  6. ↑ غاو، ج.؛ داين، ج. (2004). "تصوير التطعيم الكهروكيميائي وتكوين الوصلة الباعثة للضوء في أغشية البوليمر المترافقة" . رسائل الفيزياء التطبيقية . 84 (15): 2778. Bibcode : 2004ApPhL..84.2778G . doi : 10.1063/1.1702126 .
  7. ↑ تانغ، شي؛ إدمان، لودفيغ (13 يونيو 2016). "الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء: مراجعة لأحدث التطورات". مواضيع في الكيمياء الحالية . 374 (4): 40. doi : 10.1007/s41061-016-0040-4 . ISSN 2365-0869 . PMID 27573392. S2CID 5205115 .   
  8. ↑ باي، كيو بي؛ يو، جي؛ تشانغ، سي؛ يانغ، واي؛ هيغر، إيه جيه (1995). " الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء المصنوعة من البوليمر". مجلة ساينس . 269 (5227): 1086-1088 . رمز Bibcode : 1995Sci...269.1086P . doi : 10.1126/science.269.5227.1086 . PMID 17755530. S2CID 36807816 .  
  9. ↑ فيلياترو، إتش إل؛ بورتيوس، جي سي؛ كارمايكل، آر إس؛ ديفيدسون، جي جي إي؛ كارمايكل، تي بي (2012). "خلايا كهروكيميائية قابلة للتمدد باعثة للضوء باستخدام مادة مطاطية باعثة للضوء". المواد المتقدمة . 24 (20): 2673-2678 . Bibcode : 2012AdM....24.2673F . doi : 10.1002/adma.201200448 . PMID: 22451224. S2CID : 13047158 .  
  10. ↑ ساندستروم، أ.؛ دام، هـ. ف.؛ كريبس، ف. س.؛ إدمان، ل. (2012). "التصنيع المحيطي لأجهزة عضوية مرنة وواسعة المساحة باعثة للضوء باستخدام طلاء القالب ذي الفتحة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 3 1002. Bibcode : 2012NatCo...3.1002S . doi : 10.1038/ncomms2002 . PMC 3432459. PMID 22893126 .  
  11. ↑ تانغ، س.؛ ساندستروم، أ.؛ لوندبيرغ، ب.؛ لانز، ت.؛ لارسن، س.؛ فان رينين، س.؛ كيميرينك، م.؛ إدمان، ل. (30 أكتوبر 2017). "قواعد تصميم الخلايا الكهروكيميائية الباعثة للضوء التي توفر إضاءة ساطعة بكفاءة كمية خارجية تبلغ 27.5%" . نيتشر كوميونيكيشنز . 8 (1190 (2017)): 1190. Bibcode : 2017NatCo...8.1190T . doi : 10.1038/ s41467-017-01339-0 . PMC 5662711. PMID 29085078 .