不用擔心有毒物質外洩,為鈣鈦礦太陽能研發「吸鉛膠帶」

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 08 日 15:29 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


鈣鈦礦太陽能電池可以說是下一代備受矚目的太陽光電技術,身具轉換效率高、製程簡易等優勢,惟電池本身含鉛,若破損有重金屬外洩疑慮,因此距離規模商業化還有一段時間,如今美國科學家為鈣鈦礦電池研發出新型封裝技術,就像「吸油面紙」一樣,可以吸收 99.99% 從破損電池跑出來的鉛。

為了提高太陽能轉換效率,有些科學團隊持續探索矽晶太陽能的潛力,也有團隊轉向挖掘其他太陽能潛能,好比鈣鈦礦太陽能便是一例,其轉換效率在十年內快速攀升至 24% 以上,待解決水溶性鉛與穩定性後便可再跨出一大步。

鈣鈦礦電池的鉛含量只有少少 2 公克,雖然遠遠低於矽晶太陽能的 16~18 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,鈣鈦礦電池卻有著遇水易降解問題,一旦太陽能板受損,下雨時鉛就會流至自然環境中。

對此北伊利諾大學(NIU)與美國國家再生能源實驗室(NREL)已經研製出類似「膠帶」的封裝技術,只要貼在太陽能電池上,就可以吸收從破損電池洩漏出的鉛,NIU 化學教授 Tao Xu 表示,目標是鉛含量標準低於飲用水標準,同時讓新方法也可以輕鬆整合到現有封裝技術,不會破壞太陽能電池的製造工藝。

團隊將鉛吸收材料附塗在太陽能電池封裝材料(像是乙烯醋酸乙烯酯、EVA)上,在周圍條件下蒸發後,層壓在玻璃和電極之間。鉛吸收層的正面厚度為 5.7 微米、背面厚度則是 10 微米,團隊預估,材料的鉛吸收量是太陽能電池本身的七倍。

為了測試這一點,團隊也在屋頂上安裝含鉛吸收材料的電池,三個月後再用錘子跟刀片大肆破壞電池,然後浸水桶 7 天,研究指出,該薄膜可以吸收掉 99.9% 的鉛,水中的鉛含量也低於美國國家環境保護局(EPA)的飲用水標準。

團隊認為,新技術提供產業界方便且能廣泛應用的選項,可以減少含 Pb2+ 鈣鈦礦的潛在鉛洩漏問題,促進鈣鈦礦太陽能電池商業化。

(首圖為用透明吸鉛薄膜封裝的鈣鈦礦太陽能,來源:NIU