再也不怕重金屬外洩,科學家解決鈣鈦礦太陽能含鉛問題

作者 | 發布日期 2021 年 07 月 21 日 14:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


鈣鈦礦太陽能轉換效率高,使用材料也比矽晶太陽能便宜、製備也相對簡易,相當有機會變成備受矚目的新興太陽能技術,最近科學家又攻克鈣鈦礦電池其中一項缺點,成功找出電池含重金屬鉛的困擾。

鈣鈦礦太陽能電池身兼多項優點,但還是有瑕疵,包括材料穩定性不高、現階段壽命不長,過去多年來,已有許多團隊著手解決這個問題,另一個挑戰則是,為了提高轉換效率,鈣鈦礦太陽能電池大多都有添加有毒金屬鉛,最常見的化合物為甲基鹵化鉛銨(CH3NH3PbX3)。

雖說電池的鉛含量只有少少的 2 公克,遠遠低於矽太陽能 16 到 18 公克,但無論是市面上其他含鉛的產品還是矽晶太陽能板,這些都不易溶解,偏偏鈣鈦礦電池有著遇水降解問題,一旦太陽能板受損,下雨時鉛就會流至自然環境中。

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)基礎科學教授 László Forró 指出,鈣鈦礦太陽能轉換效率高,但他的核心材料為鉛,若太陽能板受損、鉛又接觸到水,最後就會溶於水進入環境中。

這當然並非太陽能科學家的本意,因此需要在鉛進入環境之前,捕獲它們,如此一來才可以加速鈣鈦礦太陽能的商業進展。過去也有科學團隊提出用銦取代鉛的想法,但轉換效率還是不如使用鉛還要高。

對此 EPFL 決定採用透明磷酸鹽,透明磷酸鹽不會阻擋陽光、衝擊太陽能電池的性能,論文第一作者 Endre Horváth 表示,前幾年團隊發現,肥料所使用的透明磷酸鹽晶體,可以添加到鈣鈦礦中,並應用在光探測器、LED 和太陽能電池領域。

團隊指出,假如太陽能不幸受損,磷酸鹽會立刻與鉛發生反應,形成一種不溶於水的化合物,如此鉛也不會溶於水難以收集了。Forró 表示,這項發現有機會實現鈣鈦礦規模商業化,為一大突破。

(首圖為示意圖,來源:shutterstock)