再也不怕重金属外泄,科学家解决钙钛矿太阳能含铅问题

钙钛矿太阳能转换效率高,使用材料也比晶体硅太阳能便宜、制备也相对简易,相当有机会变成备受瞩目的新兴太阳能技术,最近科学家又攻克钙钛矿电池其中一项缺点,成功找出电池含重金属铅的困扰。

钙钛矿太阳能电池身兼多项优点,但还是有瑕疵,包括材料稳定性不高、现阶段寿命不长,过去多年来,已有许多团队着手解决这个问题,另一个挑战则是,为了提高转换效率,钙钛矿太阳能电池大多都有添加有毒金属铅,最常见的化合物为甲基卤化铅铵(CH3NH3PbX3)。

虽说电池的铅含量只有少少的2克,远远低于硅太阳能16到18克,但无论是市面上其他含铅的产品还是晶体硅太阳能板,这些都不易溶解,偏偏钙钛矿电池有着遇水降解问题,一旦太阳能板受损,下雨时铅就会流至自然环境中。

瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)基础科学教授LászlóForró指出,钙钛矿太阳能转换效率高,但他的核心材料为铅,若太阳能板受损、铅又接触到水,最后就会溶于水进入环境中。

这当然并非太阳能科学家的本意,因此需要在铅进入环境之前,捕获它们,如此一来才可以加速钙钛矿太阳能的商业进展。过去也有科学团队提出用铟取代铅的想法,但转换效率还是不如使用铅还要高。

对此EPFL决定采用透明磷酸盐,透明磷酸盐不会阻挡阳光、冲击太阳能电池的性能,论文第一作者Endre Horváth表示,前几年团队发现,肥料所使用的透明磷酸盐晶体,可以添加到钙钛矿中,并应用在光探测器、LED和太阳能电池领域。

团队指出,假如太阳能不幸受损,磷酸盐会立刻与铅发生反应,形成一种不溶于水的化合物,如此铅也不会溶于水难以收集了。Forró表示,这项发现有机会实现钙钛矿规模商业化,为一大突破。

(首图为示意图,来源:shutterstock)

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