科学家开发出更安全的铅基钙钛矿太阳能电池

北伊利诺伊大学和能源部(DOE)位于科罗拉多州Golden的国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员今天(2月19日)在《自然》杂志上报道了混合钙钛矿太阳能电池开发的潜在突破。

钙钛矿太阳能电池被视为太阳能领域的后起之秀，将光转化为电能。它们可能比传统的硅基太阳能电池便宜，生产简单，并且至少在实验室规模较小的情况下，已证明具有可比的效率水平。但是，关键挑战仍然无法成为有竞争力的商业技术。

一个主要的挑战是铅的使用。大多数性能最高的混合钙钛矿太阳能电池均包含水溶性铅，这引发了人们对受损电池潜在泄漏的担忧。

在NIU的Tao Xu和NREL的Kai Zhu的带领下，一组科学家开发了一种技术，该技术可以通过在太阳能电池的正面和背面应用铅吸收膜来隔离制造钙钛矿型太阳能电池所用的铅，并最大程度地减少潜在的毒性泄漏。 。

NIU化学教授徐说：“铅的毒性问题一直是钙钛矿太阳能电池领域中最令人困扰，最后一英里的挑战之一。” “我们认为我们对这个问题有非常有希望的补救办法，这可能会改变游戏规则。

“如果细胞受损，我们的设备会捕获大部分铅，从而防止其浸入地下水和土壤中。我们使用的薄膜不溶于水。”

科学家们说，在实验室环境中太阳能电池受到严重破坏的情况下，吸铅膜隔离了96%的铅泄漏。他们的实验进一步表明，铅吸收层不会对电池性能或长期运行稳定性产生负面影响。

钙钛矿太阳能电池之所以得名，是因为它们使用的晶体结构类似于在钙钛矿中发现的晶体结构。这些太阳能电池中的钙钛矿结构化合物最常见的是基于有机-无机卤化铅的混合材料。

科学家们仅在大约十年前才开始研究这些用于太阳能电池的晶体结构，并迅速提高了它们的太阳能转换效率。传统的硅太阳能电池是在高温下通过精密工艺生产的，而钙钛矿则可以使用室温化学溶液来生产。