Работа вышла в журнале Nature Energy. Исследование провели ученые из Кембриджского университета и Швейцарской высшей технической школы Цюриха. Они проанализировали, как за последние 30 лет развивались белые светодиоды — полупроводниковые приборы, которые излучают белый свет и используются во многих системах освещения. Устройства появились на рынке в 1996 году и стали популярными благодаря своей энергоэффективности и долговечности.
В рамках более масштабного проекта ученые изучили три ключевые технологии в энергетике: солнечные панели, литий-ионные аккумуляторы и светодиоды. Целью было понять, что именно ускоряет их развитие. Светодиоды были выбраны как пример устройств, экономящих энергию при использовании, то есть не создающих, а эффективно применяющих ее.
Авторы проанализировали сотни патентов, научных статей и рыночных отчетов, охватывающих период до 2020 года. Кроме того, они провели интервью с экспертами по полупроводникам, люминофорам — веществам, преобразующим свет, и технологиям твердотельного освещения. Эти данные легли в основу моделей, позволяющих оценить вклад отдельных технологических новшеств в снижение стоимости и рост эффективности светодиодов.
Анализ показал: улучшения в светоотдаче, то есть том, сколько света дает один ватт мощности, в основном обеспечены инвестициями в научные исследования. А вот удешевление самих устройств было связано не с научными прорывами, а с масштабом производства и постепенным улучшением процессов на заводах.
Интересный вывод касается так называемых «перетоков технологий» — когда идеи и знания из других сфер, например, из химии или электроники, неожиданно начинают применяться в разработке светодиодов. Именно такие перекрестные открытия, по мнению ученых, сыграли ключевую роль в росте качества освещения, а значит, и в его массовом распространении.
Исследователи считают, что будущее развитие светодиодов и других потребительских энергетических технологий потребует не столько вложений в фундаментальные исследования, сколько гибкости, открытости к новым знаниям и внимательного изучения нужд пользователей.
Сейчас команда работает над тем, чтобы объединить полученные данные по трем технологиям в рекомендации для политиков и промышленных исследователей. Важно понять, как ускорить внедрение новых решений, снижая выбросы и затраты. Также ученые разрабатывают новые методы прогнозирования, чтобы точнее предсказывать, как будут меняться цены на ключевые энергетические технологии в будущем.
Инновации, о которых мы говорили, имеют глубокие корни, уходящие к самым первым экспериментам с полупроводниками. Один из таких пионеров — русский самоучка, который еще почти век назад создал первые светодиоды и заложил основы современных технологий. Об этом увлекательно рассказывается в одной из статей, где вы сможете узнать больше о его уникальном вкладе в науку и технику.