钙钛矿发光二极管（PeLEDs）因其高色纯度、高发光效率及可通过溶液法制备等优势，在照明与显示领域展现出巨大潜力。目前，单单元PeLEDs的外量子效率（EQE）已接近有机发光二极管（OLEDs）的水平。为进一步提升器件性能并实现多色发光，研究者借鉴OLEDs中广泛采用的串联结构，将多个发光单元垂直堆叠，以在相同亮度下降低工作电流，从而延长器件寿命。然而，尽管钙钛矿材料具有较小的斯托克斯位移，理论上有利于层间光子回收并提升光提取效率，但目前已报道的串联PeLEDs的EQE仍远低于单单元器件，主要挑战在于底层钙钛矿薄膜在制备上层单元时易受损，导致陷阱密度增加，性能下降。
图1 全钙钛矿串联LED的器件结构
11月11日，南京工业大学柔性电子全国重点实验室黄维院士、王建浦教授和王娜娜教授团队成功制备了一种高效稳定的串联钙钛矿LED，其结构由两个溶液法制备的钙钛矿发光单元通过中间连接层（ICL）堆叠而成。该串联器件实现了3.2 V的低开启电压、45.5%的峰值EQE（比两个单单元器件EQE之和高出20%），平均峰值EQE为40.9%，并在初始辐射亮度为70 W·sr⁻¹·m⁻²下具备64小时的半衰期。研究发现，串联结构不仅实现了各单元发光的叠加，还通过层间光子回收效应显著增强了光提取效率，从而突破了传统串联器件的性能瓶颈。
图2光子回收效应分析
研究通过开发高效的中间连接层（ICL）成功构建了高性能串联钙钛矿LED，其发光效率显著超过各单单元器件之和，主要归因于层间光子回收效应。该效应通过辐射耦合促进了光子在不同钙钛矿层之间的再吸收与再发射，有效抑制了波导模式损耗，提升了光提取效率。此外，串联结构在低电流下实现高亮度，并显著延长了器件寿命。与有机串联LED相比，钙钛矿串联器件具备更低的工作电压，展现出薄膜钙钛矿基串联LED在实用化方面的显著优势。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09865-4
