捕获铅的涂层有望使更便宜、更高效的太阳能电池成为现实

钙钛矿太阳能电池可以比硅太阳能电池产生更多的能量,但有铅泄漏到环境中的风险

两个实验室太阳能电池样品,一个(右)背面涂有保护性吸铅薄膜。

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美国科学家认为,他们已经消除了将一种更高效、更便宜的太阳能电池板商业化的最后障碍之一。这种太阳能电池板的材料是硅的替代品,名为钙钛矿。

这项突破来自于使用“现成的”材料来防止面板光吸收层中使用的铅泄漏到环境中。

位于科罗拉多州戈尔登市的国家可再生能源实验室(NREL)的高级科学家朱凯解释说,铅中毒的危险被认为是钙钛矿面板开发面临的“最棘手、最后一英里的挑战之一”。


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科学家估计,这种面板距离商业应用还有三到五年,这可能会很普及,因为其中使用的铅有助于将它们从阳光中提取电能的功率提高到接近 25%,高于大多数市售的硅面板。

NREL 和北伊利诺伊大学(NIU)的研究人员为测试面板的前后两面开发了涂层。在损坏面板的两面,然后让它们经受模拟大雨后,他们发现薄膜与铅结合在一起,防止了超过 96% 的铅泄漏到环境中。

伊利诺伊州迪卡尔布市的 NIU 化学教授徐涛解释说:“这些材料都是现成的,但从未用于此目的。光必须进入电池才能被钙钛矿层吸收,而正面薄膜实际上充当了抗反射剂,稍微提高了透明度。”

徐预测,这些涂层可能会成为太阳能电池板潜在商业吸引力的“游戏规则改变者”,因为它们在家庭和农田中的使用预计将持续约 25 年。尽管效率提高,但铅从面板中渗入地下水中的毒性可能会降低它们对消费者的吸引力。

新的捕获铅涂层是 181 年前开始的一系列突破中的又一个突破,当时俄罗斯矿物专家列夫·佩罗夫斯基在俄罗斯乌拉尔山脉发现了一种奇怪的金属外观的岩石。它是不同矿物家族的一部分,这些矿物共享立方体和类金刚石形状的常见晶体结构。

这种材料以佩罗夫斯基的名字命名,后来发现它在世界各地都很便宜且储量丰富。但科学家们不确定该如何处理它们,直到 2009 年,一位日本研究人员发现,钙钛矿像硅一样,可以吸收太阳光的光子并将其转化为电能。发现由这种材料制成的面板更容易且更便宜(气候连线,2017 年 4 月 24 日)。

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