新世代LED技術：鈣鈦礦LED如何引領永續未來

鈣鈦礦LED正逐漸成為一項革命性的技術，相較於傳統LED，它不僅能呈現更鮮豔的色彩，還具備成本更低、製造更簡便的優勢。然而，林雪平大學的研究人員指出，若想讓這項新世代LED技術真正取代現有市場，僅靠技術效能的提升是不夠的——它還必須在經濟效益與環境永續性上取得平衡。

成本、效能與環境影響是決定一項新LED技術能否廣泛商業化的三大關鍵因素。林雪平大學的研究團隊在《自然永續性》期刊上發表的一項研究中，深入探討了這一議題。鈣鈦礦LED不僅比傳統LED更便宜、更容易製造，若應用於螢幕，還能呈現出更生動且強烈的色彩。「我認為這就是下一代LED技術的未來，」林雪平大學光電子學教授馮高表示。

然而，要讓鈣鈦礦LED取代現有技術，僅靠技術改進是遠遠不夠的。為了全面評估這項轉變的影響，馮高的研究團隊與環境永續性及新技術市場應用專家奧洛夫·耶爾姆教授和約翰·勞倫斯·埃斯格拉助理教授合作，分析了18種不同鈣鈦礦LED設計的成本與環境足跡。這項研究結合了生命週期評估與技術經濟分析，從生產到廢棄的整個過程，評估了這項技術的可行性。

「我們希望避免產品最終走向『墳墓』，而當我們考慮回收時，情況會變得更加複雜。但我們的研究顯示，最重要的是思考有機溶劑的再利用以及原材料的生產方式，尤其是當這些材料屬於稀有資源時，」耶爾姆教授解釋道。

生命週期分析的一個重要案例是鈣鈦礦LED中所含的微量有毒鉛元素。目前，鉛的存在是確保鈣鈦礦LED效能的必要條件。但耶爾姆教授強調，僅關注鉛的影響是片面的。「LED中還包含許多其他材料，例如黃金。黃金的生產過程極具毒性，會產生汞和氰化物等副產品，同時也非常耗能，」他指出。

研究人員認為，若能以銅、鋁或鎳取代黃金，同時保留必要的微量鉛，將能大幅降低環境影響。他們總結指出，鈣鈦礦LED在長期商業化方面具有巨大潛力，甚至可能取代現有的LED技術，這主要歸功於其更低的成本與更小的環境足跡。然而，最大的挑戰在於其使用壽命。目前，最好的鈣鈦礦LED僅能持續數百小時，但研究人員相信，若能將其壽命提升至約10,000小時，將能實現正面的環境效益。

林雪平大學物理、化學與生物學系的博士研究生張慕易表示，目前的研究重點多集中在提升LED的技術效能，但他認為這一趨勢將會改變。「我們希望開發的技術能真正應用於現實世界。因此，作為研究人員，我們需要拓展視野。如果一項產品技術效能優異，但成本高昂且不符合環境永續性，它在市場上的競爭力可能有限。這種思維將逐漸引導我們的研究方向，」他總結道。

參考文獻：張慕易、馬曉天、約翰·勞倫斯·埃斯格拉、餘紅玲、奧洛夫·耶爾姆、李家碩、馮高，《邁向永續的鈣鈦礦發光二極體》，2025年1月15日，《自然永續性》。DOI: 10.1038/s41893-024-01503-7