EPFL通过添加透明磷酸盐盐避免太阳能电池中的铅进入土壤

尽管钙钛矿太阳能电池提供了一种非常有前途的太阳能捕获解决方案，但它含有对环境有毒并严重危害健康的铅。EPFL的科学家们现在已经找到了一个非常优雅和有效的解决方案，通过添加一种透明的磷酸盐盐，它不会影响光转换效率，同时防止太阳能电池板因为故障导致铅渗入土壤。

EPFL基础科学学院的LászlóForró教授说:“钙钛矿太阳能电池的太阳能-电能转换是令人难以置信的高，大约25%，现在已经接近最好的硅太阳能电池的性能。但它们的主要元素是铅，那是一种毒药;如果太阳能电池板失灵，它会被冲刷到土壤中，进入食物链，并导致严重的疾病。”

问题是，在大多数卤代钙钛矿中，铅可以溶于水。这种水溶性和在其他溶剂中的溶解度实际上是一个很大的优势，因为它使钙钛矿太阳能电池板的建造更简单和便宜——这是它们性能之外的另一个优点。但是铅的水溶性会在面板破裂或被弄湿时对环境和健康造成真正的危害。

因此，铅必须在进入土壤之前被捕获，并且必须在需要时能够循环利用。这一问题已经引起了大量和深入的研究，因为它是监管当局批准钙钛矿太阳能电池大规模商业化生产的主要障碍。然而，合成非水溶性和无铅钙钛矿的尝试都取得了较差的性能。

现在，Forró的团队提出了一种解决方案，使用一种透明的磷酸盐，它不会阻挡太阳光，所以它不会影响性能。如果太阳能电池板失灵，磷酸盐会立即与铅发生反应，产生一种不溶于水的化合物，这种化合物不会渗透到土壤中，而且可以循环利用。这项研究发表在ACS应用材料与界面杂志上。

该研究的第一作者EndreHorváth说:“几年前，我们发现廉价透明的磷酸盐晶体，就像土壤肥料中的那些，可以被添加到像三明治一样的卤化铅钙钛矿设备的不同部分，比如光电探测器、led或太阳能电池。这些盐在有水的情况下立即与铅离子发生反应，并将其沉淀成极难溶于水的铅磷酸盐。”

研究钙钛矿晶体生长的化学家MártonKollár说:“这种‘防故障’化学方法可以防止铅离子被浸出，从而使钙钛矿设备在环境中或接近人类时使用更安全。”

"我们表明，这种方法可以用来构建功能性光电探测器，我们建议从事太阳能电池和发光二极管等各种设备研究的广大研究人员和研发中心在他们各自的原型中实施这种方法。"描述敏感光电探测器特征的PavaoAndričevic补充说。

Forró总结道:“对于钙钛矿太阳能电池的大规模商业化来说，这是一项极其重要的研究。”