Ein schwedisch-amerikanisches Forscherteam hat mithilfe des Kohlenstoff-Materials Graphen eine lichtemittierende elektrochemische Zelle (LEC) entwickelt, die gänzlich auf die Nutzung von Metallen verzichtet. Dadurch kann der Lichtemitter leicht als Ganzes recycelt werden, was ihn zu einer besonders umweltfreundlichen Alternative zu OLEDs und anderen Beleuchtungslösungen macht. So könnten etwa leuchtende Tareeten, die rein aus organischem Material bestehen, Realität werden.

"Eine LEC in einem Druckverfahren herzustellen ist einfacher als eine OLED zu fertigen, da eine LEC robuster ist und es ermöglicht, beide Elektroden mittels Lösung zu verarbeiten", betonen Nathaniel Robinson, Chemiker an der Linköping University, und Ludvig Edman, Physikprofessor an der Umeå University. Das macht LECs besonders günstig in der Herstellung.

Organischer als OLEDs

OLEDs und auch bisherige LECs nutzen Indiumzinnoxid (ITO) für transparente Elektroden. Speziell Indium ist selten, somit teuer und gilt als potenzieller Bremsklotz für die Technologieentwicklung. Es ist auch relativ schwer zu recyceln. Die Wissenschaftler beschreiben nun in der Fachzeitschrift ACS Nano, wie sie dank Graphen als Elektrodenmaterial günstige und effiziente Lichtemitter ganz ohne das Metall realisieren können.

"Das ist ein großer Schritt vorwärts in der Entwicklung organischer Beleuchtungslösungen, sowohl aus technischer wie aus Umweltperspektive", betont Robinson. Da alle Komponenten der LEC mittels Lösungen hergestellt werden können, ist sie auch für die Herstellung mittels Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren geeignet. Das ermöglicht eine kosteneffiziente Fertigung der organischen LECs.

Schnelle Marktreife

Während OLEDs konzeptionell bis in die 60er zurückgehen, aber bislang hauptsächlich für kleine Displays etwa bei Smartphones genutzt werden, glauben die Forscher an eine relativ schnelle Durchsetzung der LECs. "Da sie leichter herzustellen und somit billiger sind, werden sie breitere Märkte ansprechen", geben sich Robinson und Edman überzeugt. Als Beispiel nennen sie die sogenannte elektrolumineszente Beleuchtung.

Ferner profitiert die neue Technologie von den Jahrzehnten der OLED-Entwicklung. "Lichtemittierende Polymere, die für OLEDs entwickelt wurden, funktionieren üblicherweise gut für LECs", erklären die Wissenschaftler. Daher sind sie überzeugt, dass organische LECs schnell den Massenmarkt erreichen können, vermutlich innerhalb von fünf bis zehn Jahren. (pte/rw)