美国国家可再生能源实验室（NREL）的科学家们尝试将太阳能电池技术应用于从零构建绿色LED，令人惊喜的是，他们在第一次尝试中就实现了目标。这一突破不仅解决了长期困扰行业的技术难题，更为未来几年内白光LED在公共及家庭照明中的大规模应用铺平了道路。
传统钨丝灯泡通过白炽发光，效率极低，大部分能量转化为无用热量，导致电费高昂。紧凑型荧光灯也存在类似低效问题。美国能源部预测，这两类灯具将在四到十年内逐步退出市场，LED将成为照明市场的绝对主导者。LED凭借更长的使用寿命和更高的能效，尽管初期成本较高，但长期来看能显著节省开支。
制造白光LED需要红、绿、蓝三种光色的组合。虽然红蓝光制造相对容易，但绿光LED一直是研发难点。现有LED技术通过蓝光激发荧光粉产生绿光，虽能生成白光，但相比直接使用三种独立LED组件的方式，仍存在能量浪费。NREL研究员安杰洛·马斯卡雷纳斯发现，LED可视为太阳能电池的逆过程：前者将电能转化为光能，后者将光能转化为电能。
马斯卡雷纳斯利用NREL在制造世界纪录级倒置非晶太阳能电池时积累的经验，该电池通过组合不同晶格层以优化捕获可见光谱能量。研究人员此前已攻克在绿色光谱区域吸收阳光的难题，马斯卡雷纳斯在此基础上逆向操作，成功制造出绿色LED。由于晶格层匹配难度极大，若层间间隙过大，效率将骤降至近乎零。NREL的解决方案是在层间插入额外的晶格层，逐步弥合间隙，从而大幅提升效率。
马斯卡雷纳斯的逆向思维成功实现了在适当间距的晶格层间形成电流以产生绿光，据报道，他在首次尝试中就制出了辐射深绿光。目前，NREL正尝试制造第四种颜色，使白光更纯净。计划采用类似蜂巢的结构排列四种颜色的LED，使远观时呈现白色。此外，研究人员还计划开发智能LED，根据一天中的时间动态调整四种颜色的比例，例如白天增加蓝光成分，夜晚增加红黄光成分。
美国能源部的进一步预测显示，公共及家庭照明全面转向LED，预计在未来二十年内可为美国节省高达1200亿美元，并减少2.46亿吨碳排放，相当于1850年至2000年间美国总排放量的5%。这一技术突破不仅标志着照明行业的重大革新，也为全球能源转型提供了重要参考，中国企业在布局下一代高效照明技术时，应密切关注此类基础材料科学的突破及其产业化路径。
