Thắp sáng tương lai bền vững: Tiềm năng môi trường và kinh tế của đèn LED perovskite

Chim Di Đá

14-04-2025

As time passes, news about the now hotter Earth buzzes through the bird village. Those kingfishers residing along the banks of the Red River often report drying riverbeds and skinny fish. As Kingfisher casts his gaze upon the events that have unfolded, he can’t help but feel a sense of unease creeping up within him. He decides to collect all the scientific information concerning climate change and greenhouse gas emissions. An elite squad with a unique talent for gathering vital information is formed for emergency information collection.

Trích “Meditation Master”; Wild Wise Weird [1]

Đèn phát quang perovskite (Perovskite light-emitting diodes – PeLEDs) đang nổi lên như một ứng viên đầy tiềm năng cho thế hệ công nghệ chiếu sáng và hiển thị tiếp theo [2,3]. Với những ưu điểm như màu sắc sống động, cấu trúc nhẹ, và quy trình chế tạo chi phí thấp từ vật liệu phổ biến trong tự nhiên, PeLEDs đã thu hút sự quan tâm đáng kể từ cộng đồng khoa học và công nghiệp [4,5]. Tuy nhiên, tác động môi trường và kinh tế toàn diện của chúng cho đến nay vẫn chưa được hiểu đầy đủ—cho đến khi có nghiên cứu này.

Một nghiên cứu toàn diện do Zhang và cộng sự thực hiện [6] đã cung cấp đánh giá vòng đời đầy đủ (life-cycle assessment – LCA) đầu tiên cho 18 thiết kế PeLED tiên tiến, bao gồm các biến thể đỏ, xanh lá, xanh dương (RGB), trắng, và hồng ngoại gần (NIR). Kết quả thách thức nhận định phổ biến: mặc dù chì (Pb) có mặt trong nhiều PeLEDs, nó không phải là mối đe dọa môi trường chính. Thay vào đó, các dung môi hữu cơ và điện cực vàng (Au)—đặc biệt trong thiết bị NIR—mới là những yếu tố góp phần lớn vào suy thoái môi trường, do độc tính cao và quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng.

Về hiệu suất môi trường, PeLEDs vượt trội hơn so với nhiều công nghệ chiếu sáng hiện có như đèn LED gallium nitride (GaN) và đèn huỳnh quang compact (CFLs). PeLEDs cho thấy tác động tổng thể thấp hơn, phần lớn nhờ vào quy trình chế tạo đơn giản hơn và sử dụng nguyên liệu thô tiết kiệm hơn. Trong tương lai, việc áp dụng các kỹ thuật sản xuất quy mô công nghiệp—chẳng hạn như tái chế dung môi, thay thế vàng, và tái sử dụng đế nền (substrate)—có thể giúp giảm dấu chân môi trường của PeLEDs tới 90%.

Về mặt kinh tế, PeLEDs cũng rất cạnh tranh. Chi phí sản xuất dự kiến ở quy mô lớn chỉ khoảng 100 USD mỗi mét vuông, tương đương với OLEDs thương mại. Tuy nhiên, để đảm bảo tính bền vững môi trường, nghiên cứu khuyến nghị rằng PeLEDs cần được sử dụng ít nhất 10.000 giờ. Nhóm tác giả đã đề xuất một chỉ số mới—Thời gian Giảm thiểu Tác động Tương đối (Relative Impact Mitigation Time – RIMT)—để xác định thời gian sử dụng tối thiểu nhằm bù đắp tác động môi trường trong quá trình sản xuất, cung cấp chuẩn mực hữu ích để đánh giá các công nghệ tiêu tốn năng lượng.

Nghiên cứu không chỉ mở ra lộ trình cho thương mại hóa PeLEDs một cách bền vững, mà còn nhấn mạnh một bài học quan trọng: tính bền vững thực sự đòi hỏi tư duy vòng đời toàn diện. Việc chỉ tập trung thay thế từng nguyên tố độc hại là chưa đủ. Thay vào đó, cách tiếp cận hệ thống—bao gồm toàn bộ vật liệu, năng lượng đầu vào, và phương án xử lý cuối vòng đời—là điều tất yếu.

Trong cuộc đối thoại không ngừng giữa tiến bộ công nghệ và trách nhiệm môi sinh, PeLEDs là minh chứng cho khả năng hài hòa giữa đổi mới của con người và bảo vệ sinh thái—một bước quan trọng trong việc tái định hình mối quan hệ giữa con người và thế giới tự nhiên [7,8].

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/ 

[2] Kim JS, et al. (2022). Ultra-bright, efficient and stable perovskite light-emitting diodes. Nature, 611, 688-694. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05304-w 

[3] Han TH, et al. (2022). A roadmap for the commercialization of perovskite light emitters. Nature Reviews Materials, 7, 757-777. https://www.nature.com/articles/s41578-022-00459-4 

[4] Hassan Y, et al. (2021). Ligand-engineered bandgap stability in mixed-halide perovskite LEDs. Nature, 591, 72-77. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03217-8 

[5] Jiang Y, et al. (2022). Synthesis-on-substrate of quantum dot solids. Nature, 612, 679-684. https://www.nature.com/articles/s41586-022-05486-3 

[6] Zhang M, et al. (2025). Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability, 8, 315-324. https://www.nature.com/articles/s41893-024-01503-7 

[7] Ho MT, Nguyen DH. (2025). Of Kingfisher and Man. https://philarchive.org/rec/HOOKAW 

[8] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267