近期新华社报道提到，我国科研队钙钛矿LED研究取得重大突破，使钙钛矿LED外量子效率突破30%大关。钙钛矿半导体材料的LED是一类新兴的薄膜LED，具有加工工艺简便、高亮度高效率等特性，近年来在光电器件研究领域备受瞩目，成为全球新型发光与显示技术竞争的焦点。而全球LED（发光二极管）市场规模高达数千亿元，中国钙钛矿LED技术的突破，会对于LED显示屏行业产生什么重要的意义?

突破30％，创世界记录

此前，中央电视台以“中国科研团队钙钛矿发光二级管取得重大突破”为题进行了报道。

众所周知，发光二极管（LED）是新型显示领域的关键核心技术，在高端制造业中具有非常重要的地位，是新兴产业、未来产业和新质生产力的典型代表。薄膜LED技术是一类可以把LED器件大面积制备于任意基底（包括柔性基底）的关键技术，也是目前主流手机显示屏制造所普遍采纳的先进技术。

随着全球新型显示产业与应用领域的不断发展，科技界对更低成本、更高亮度、更优光效的高性能薄膜LED研发愈加深入，不断挑战极限。基于钙钛矿半导体材料的LED是一类新兴的薄膜LED技术，具有加工工艺简便、高亮度高效率等特性。近年来，钙钛矿LED技术在光电器件研究领域备受瞩目，正在孕育颠覆性技术和前沿技术，成为全球新型发光与显示技术激烈竞争的焦点。

钙钛矿发光材料有三维、低维之分，其中三维钙钛矿最有潜力实现高亮度下的高效率发光，对未来发光显示技术实现产业化意义重大。然而，近年来三维钙钛矿LED外量子效率普遍停留在20%左右，整体性能提升遭遇瓶颈。

为解决这一难题，该团队另辟蹊径，创造性地提出了一种通过调控晶体生长的方法，生成辐射复合速率更快的钙钛矿晶相，从而显著提高了荧光量子效率。同时，团队巧妙地运用这一创新性方法成功地保持了三维钙钛矿的亚微米结构，使器件的光提取效率不受影响，达到了双管齐下的效果。该研究由此实现了96%的荧光量子效率和大于30%的光提取效率，并进一步制备出外量子效率达到32%的高效钙钛矿LED，再次创造了钙钛矿LED发光效率的世界纪录。

钙钛矿凭何全球技术竞争焦点?

钙钛矿量子点自2014年首次报道以来，经过短短几年的发展，在光电领域展现出巨大的应用潜力。这一新型材料结合了钙钛矿材料和量子点的优势，具有超高的发光效率(~100%)和色纯度，并且能够自由的调整发射波长，覆盖全可见光波段，使其成为有史以来最优秀的发光材料之一。与传统无机量子点(如CdSe等)相比，钙钛矿在色纯度、发光波长和量子产率等性能表现上相当或超出。在吸光系数方面，钙钛矿远超现有量子点材料，对于制备Micro- LED的色彩转换层非常有利。此外，简便廉价的合成方法和符合欧盟RoHS标准更使得其具备了大规模产业化应用的前提。

从全球产业分布看，我国是全球第一大LED照明产品生产和出口国，产品销售到全世界150多个国家和地区。根据LED芯片龙头企业三安光电援引TrendForce数据，2023年，全球LED照明市场规模为585亿美元，同比减少5%。从短期看，LED灯具即将迎来二次替换需求高峰，2014年起开始服役的LED灯具，经过十年的时间，已陆续达到寿命极限。相关数据显示，2024年全球将有58亿只LED光源及灯具陆续达到使用寿命极限而退役，较2023年涨幅近50%，占2024年整体LED照明需求比例超43%，将快速改变LED照明市场萎靡状态，且二次替换的需求占比逐年上升，未来几年都将为LED照明市场提供强劲发展动能。

从长期看，国家“双碳”战略、国内外的节能减排政策和绿色经济主题不变，LED行业将持续保持良好发展机遇，LED与物联网、新型显示、农业等跨界融合程度也与日俱增，LED产品结构将会持续优化，细分领域需求将会持续增长，行业创新空间和市场空间广阔。钙钛矿是具有广泛应用前景的前沿材料，除了在LED领域的巨大潜力外，钙钛矿半导体因具有很高的光吸收系数和载流子迁移率，使其在太阳能电池、光电探测器等器件中具有潜在的应用价值。

另外，赛迪顾问近期发布的报告指出，钙钛矿材料的出现不仅能够推动光伏技术的发展，还应用于光电器件、催化剂和传感器等电子领域，将对未来产业的发展起到重要作用。我国钙钛矿产业仍处于商业化发展初期，预计2026年将突破100亿元。

钙钛矿的突破对Micro LED的影响

Micro-LED这种LED微缩化和矩阵化技术继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，并且具有自发光无需背光源、更高解析度、更加节能、结构简易、体积小、轻薄等优势。对于Micro-LED显示技术来说，实现全彩色显示是必须但十分具有挑战性的难题。在极度微小的尺寸下，通过三次巨量转移，准确有效地排列出能显示全彩的RGB三色芯片非常困难。对RGB芯片的光效、波长一致性和单个LED的良品率也提出了更高的要求。此外，RGB色芯片的驱动电压不同，要在基板上设计出能同时驱动三色LED的电路更是一大挑战。因此应用紫外/蓝光LED搭配量子点材料作为色彩转换层来达成全彩化是比较可行的方式。所以，钙钛矿对Micro LED的商用化呈现出多重潜力，具体涉及巨量转移、全彩化、效率等。

事实上，近年来除了在LED领域，太阳能电池、探测器等光电领域也频繁传来关于钙钛矿材料的研究及应用进展。比如中国科技大学联合剑桥大学，以及苏州大学先后发布了高效近红外钙钛矿LED的研究成果，成功制备了高效、高稳定、高亮的近红外PeLED……相关成果皆刊登在Nature、Advance Materials等国际著名期刊上。即便从现有研究进展成果可见，目前钙钛矿量子点的产业化虽已经取得了初步进展，但由于钙钛矿材料的离子晶格特性，其在高温、高湿和蓝光照射等苛刻条件下，材料会被离子迁移、光氧化等过程破坏。因此，目前的状态还无法完全满足Micro LED色转换和电致发光应用等产品的需求。不过，技术的发展方向和市场的需求都非常明确，作为“人类至今发现的最好发光材料”，量子点技术在接下来的十年内将会成为液晶显示、Micro-LED、甚至OLED（QD-OLED）的必然选择，助力显示技术的升级迭代。值得期待的是，目前国内外许多科研单位以及利亚德等LED厂商、TCL华星等面板厂商都在积极探讨和研究钙钛矿LED，相信在产学研的融合推动下，钙钛矿材料的稳定性和可靠性难题将逐步取得突破，进一步助力Micro LED实现大规模量产。

人类社会正在步入全面信息化时代，特别是5G时代的来临，显示系统承载着各种信息的实时传递和交互，在时代发展的浪潮中扮演着重要的角色。在追求更极致显示效果的道路上，人们从未停止过探索的脚步，体现着对美好事物的不断追求。而钙钛矿材料的结构有着神奇的特性，且对A、B、X选取不同的材料，又让钙钛矿材料产生千变万化，这种变化为LED等应用带来了更多的选择。未来，钙钛矿或将成为一个传奇的产业，成为超越石墨烯的新热点。