李波
我國科研團隊在鈣鈦礦發光二極管(LED)領域取得突破
近日，我國科研團隊在鈣鈦礦發光二極管(LED)研究領域取得了令人矚目的重大突破。通過優化材料結構和提高輻射復合速率，團隊成功提高了鈣鈦礦LED的熒光量子效率，使其外量子效率突破30%大關，這一成果標志著鈣鈦礦LED技術正逐步接近產業化水平。
鈣鈦礦LED作為一種新型的光電器件，因其高效、高亮度和長壽命等優點而備受關注。然而，長期以來，鈣鈦礦LED的外量子效率一直難以達到較高水平，這限制了其在顯示、照明等領域的應用。為了解決這一問題，我國科研團隊進行了深入研究和探索。
在研究中，團隊首先關注了輻射復合速率這一關鍵參數。輻射復合是指電子和空穴在半導體材料中重新結合時，以輻射形式釋放出光子的過程。通過提高輻射復合速率，可以增加光子產生的數量，從而提高LED的發光效率。團隊通過優化鈣鈦礦材料的結構和組成，實現了輻射復合速率的顯著提升。
同時，團隊還關注了熒光量子效率這一指標。熒光量子效率是描述物質在受到光激發后，將能量轉換為光子的能力的重要參數。團隊通過提高熒光量子效率，使得更多的能量能夠轉換為光子，進一步提高了LED的發光效率。
最終，團隊成功制備出了外量子效率超過30%的鈣鈦礦LED器件。這一成果不僅刷新了鈣鈦礦LED外量子效率的世界紀錄，而且展示了鈣鈦礦LED技術在產業化方面的巨大潛力。
該研究成果的論文日前在國際學術期刊《自然》上發表，得到了國際同行的高度評價。這一突破不僅為我國在鈣鈦礦LED領域的研究贏得了國際聲譽，也為我國光電器件產業的發展注入了新的動力。
展望未來，隨著鈣鈦礦LED技術的不斷發展和完善，其在顯示、照明等領域的應用前景將更加廣闊。同時，這也將為我國光電產業的持續發展提供強有力的技術支持和保障。
據中研產業研究院《2024-2029年中國發光二極管行業深度調研及投資機會分析報告》分析：
2021年，近我國二極管月度出口數量回升到近700億個/月。就國內市場規模(按銷量)而言，自2014年起，國內二極管月度出口數量逐漸超過進口數量，2015年底國內二極管月度出口量達到峰值，接近900億個/月。近幾年由于中美貿易摩擦嚴重影響了中國電子產品出口。2021年，我國二極管月度出口數量回升到近700億個/月。
除了會發光，二極管還可以用來探測光。當具有一定能量的光子入射到二極管中時，光子能量會引起部分電子從價帶躍遷到導帶，在PN結內建勢壘的作用下，導帶上的電子和價帶上的空穴自發流向能量較低的電極，從而形成了光電流，完成了光能到電能的轉化。1884年，Charles Fritts制備出了第一塊太陽能電池，經過一百多年的發展，太陽能電池的轉化效率得到了顯著提升。現在，太陽能已經成為一種重要的清潔能源。
二極管的光電轉換特性還被應用到了攝像領域。現代電子攝像機的感光元件是由感光像素陣列組成的，通過在每個像素上設置較大面積占比的感光PN結，就可以將每個像素感應到的光強轉換為電信號。當我們通過屏幕將電信號轉換為光信號時，我們就看到了攝像機拍攝的照片。
二極管制造技術相對成熟、技術壁壘相對較低，但要求廠商具備大規模生產能力和穩定的質量保證，且在特定的細分領域對產品的性能指標及電性參數提出了精細化需求。近年來，國內二極管廠商憑借成本較低、供給充足、質量穩定等優勢，持續提升市場份額，在該領域率先完成國產替代和突破。
技術進展迅速：
鈣鈦礦LED的轉換效率取得顯著提升，外量子效率已突破30%大關，這一成就標志著其技術接近產業化水平。
鈣鈦礦電池作為第三代新型太陽能電池，其單結電池和疊層電池的轉換效率也迅速躍升，單結鈣鈦礦電池最高實驗室轉換效率已達26.1%，而鈣鈦礦/晶硅疊層電池最高實驗室轉換效率更是高達33.9%。
市場規模與潛力：
鈣鈦礦LED行業市場規模正在逐步擴大，隨著技術的成熟和產業化進程的加速，預計市場規模將進一步增長。
由于鈣鈦礦LED具有高效、高亮度和長壽命等優點，其在顯示、照明等領域的應用潛力巨大。
產業化進程：
鈣鈦礦技術目前尚處于產業化初期階段，多種技術路徑并存，但商用尺寸鈣鈦礦組件效率已突破18%，且已有百兆瓦級產線實現投產。
國內設備廠商積極布局鈣鈦礦技術，鍍膜設備、涂布設備和激光設備等國內企業已陸續取得訂單并實現出貨，技術確定性較高。
挑戰與問題：
鈣鈦礦LED在大面積制備中效率損失嚴重，目前仍主要基于小面積薄膜制備，實現大面積制備的工藝仍需完善。
穩定性是制約鈣鈦礦LED產業化的重要因素，其理論壽命與晶硅電池相比存在較大差距。
市場競爭：
鈣鈦礦LED行業存在多家上市公司，如寧德時代、隆基綠能、天合光能等，這些公司在鈣鈦礦電池及組件的研發和生產方面占據重要地位。
各公司在鈣鈦礦LED的研發上采取不同的策略，如單結電池和疊層電池的研發，以及不同材料路線的選擇。
投融資及并購活動：
隨著鈣鈦礦LED行業的發展，投融資及并購活動也逐漸增多，這些活動為行業的快速發展提供了資金支持。
市場營銷與策略：
鈣鈦礦LED行業的市場營銷正在逐步完善，各企業根據市場需求和技術特點制定相應的營銷策略，以推動產品的銷售和應用。
鈣鈦礦發光二極管行業正處于快速發展階段，技術不斷進步，市場規模逐步擴大，但仍面臨一些挑戰和問題。隨著產業化進程的加速和市場競爭的加劇，預計該行業將迎來更加廣闊的發展前景。
一、技術趨勢
效率提升：通過不斷的研究和開發，鈣鈦礦發光二極管的外量子效率(EQE)已經取得顯著突破，接近30%的水平，這標志著鈣鈦礦LED在效率上已經接近或達到了產業化應用的標準。
穩定性改善：針對鈣鈦礦LED運行穩定性不足的問題，國內外科研機構和企業正積極尋求解決方案，如中科院寧波材料所已經成功解決了鈣鈦礦材料不穩定的根源，為鈣鈦礦LED的產業化應用鋪平了道路。
大面積制備：目前鈣鈦礦LED主要基于小面積薄膜制備，實現大面積制備的工藝仍需完善。未來，隨著技術的進步，預計鈣鈦礦LED將能夠實現大面積、高效率的制備。
二、市場趨勢
市場規模擴大：隨著技術的成熟和產業化進程的加速，鈣鈦礦發光二極管的市場規模有望進一步擴大。特別是在顯示、照明等領域，鈣鈦礦LED因其高效、高亮度和長壽命等優點，具有廣闊的應用前景。
產業鏈完善：隨著鈣鈦礦LED行業的發展，其產業鏈也將逐步完善。從上游的材料制備、中游的器件制造到下游的應用開發，都將形成完整的產業鏈條，為鈣鈦礦LED的產業化應用提供有力支持。
競爭格局變化：目前鈣鈦礦LED行業存在多家企業，競爭格局尚未明朗。未來，隨著技術的進步和市場的擴大，預計一些具有技術優勢和規模優勢的企業將逐漸嶄露頭角，成為行業的領軍企業。
三、政策環境
政策支持：各國政府為了應對氣候變化和環境污染問題，紛紛出臺了一系列環保政策，鼓勵和支持綠色、低碳的產業發展。鈣鈦礦LED作為一種綠色、高效的發光器件，將受到政策的支持和推動。
投資增加：隨著鈣鈦礦LED行業的發展，預計將有更多的資本進入該領域，推動技術的研發和產業化應用。同時，政府和企業也將加大對鈣鈦礦LED行業的投資力度，支持其快速發展。
鈣鈦礦發光二極管行業市場發展趨勢向好，技術不斷進步、市場規模擴大、產業鏈完善和政策支持都將推動該行業的快速發展。同時，我們也應該看到，鈣鈦礦LED行業還面臨著一些挑戰和問題，如穩定性、大面積制備等，需要持續投入研發和創新來解決。
想要了解更多二極管行業詳情分析，可以點擊查看中研普華研究報告《2024-2029年中國發光二極管行業深度調研及投資機會分析報告》。
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