盡管鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供了一種非常有前途的太陽(yáng)能捕獲解決方案，但它含有對(duì)環(huán)境有毒并嚴(yán)重危害健康的鉛。EPFL的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)找到了一個(gè)非常優(yōu)雅和有效的解決方案，通過(guò)添加一種透明的磷酸鹽鹽，它不會(huì)影響光轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)防止太陽(yáng)能電池板因?yàn)楣收蠈?dǎo)致鉛滲入土壤。

EPFL基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)院的LászlóForró教授說(shuō):“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能-電能轉(zhuǎn)換是令人難以置信的高，大約25%，現(xiàn)在已經(jīng)接近最好的硅太陽(yáng)能電池的性能。但它們的主要元素是鉛，那是一種毒藥;如果太陽(yáng)能電池板失靈，它會(huì)被沖刷到土壤中，進(jìn)入食物鏈，并導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。”

問(wèn)題是，在大多數(shù)鹵代鈣鈦礦中，鉛可以溶于水。這種水溶性和在其他溶劑中的溶解度實(shí)際上是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗光}鈦礦太陽(yáng)能電池板的建造更簡(jiǎn)單和便宜——這是它們性能之外的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。但是鉛的水溶性會(huì)在面板破裂或被弄濕時(shí)對(duì)環(huán)境和健康造成真正的危害。

因此，鉛必須在進(jìn)入土壤之前被捕獲，并且必須在需要時(shí)能夠循環(huán)利用。這一問(wèn)題已經(jīng)引起了大量和深入的研究，因?yàn)樗潜O(jiān)管當(dāng)局批準(zhǔn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的主要障礙。然而，合成非水溶性和無(wú)鉛鈣鈦礦的嘗試都取得了較差的性能。

現(xiàn)在，F(xiàn)orró的團(tuán)隊(duì)提出了一種解決方案，使用一種透明的磷酸鹽，它不會(huì)阻擋太陽(yáng)光，所以它不會(huì)影響性能。如果太陽(yáng)能電池板失靈，磷酸鹽會(huì)立即與鉛發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一種不溶于水的化合物，這種化合物不會(huì)滲透到土壤中，而且可以循環(huán)利用。這項(xiàng)研究發(fā)表在ACS應(yīng)用材料與界面雜志上。

該研究的第一作者EndreHorváth說(shuō):“幾年前，我們發(fā)現(xiàn)廉價(jià)透明的磷酸鹽晶體，就像土壤肥料中的那些，可以被添加到像三明治一樣的鹵化鉛鈣鈦礦設(shè)備的不同部分，比如光電探測(cè)器、led或太陽(yáng)能電池。這些鹽在有水的情況下立即與鉛離子發(fā)生反應(yīng)，并將其沉淀成極難溶于水的鉛磷酸鹽。”

研究鈣鈦礦晶體生長(zhǎng)的化學(xué)家MártonKollár說(shuō):“這種‘防故障’化學(xué)方法可以防止鉛離子被浸出，從而使鈣鈦礦設(shè)備在環(huán)境中或接近人類時(shí)使用更安全。”

我們表明，這種方法可以用來(lái)構(gòu)建功能性光電探測(cè)器，我們建議從事太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管等各種設(shè)備研究的廣大研究人員和研發(fā)中心在他們各自的原型中實(shí)施這種方法。描述敏感光電探測(cè)器特征的PavaoAndri?evic補(bǔ)充說(shuō)。

Forró總結(jié)道:“對(duì)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的大規(guī)模商業(yè)化來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)極其重要的研究。”