「鉛泄漏」是鈣鈦礦光伏電池面臨的巨大挑戰,這到並非是鈣鈦礦電池的含鉛量比晶矽電池更多,而是擔心鈣鈦礦電池所含的鉛更容易進入土壤環境,而晶矽電池所含的鉛都不溶於水。
這也是鈣鈦礦電池作為一種新興技術所要面對的質疑。面對質疑,協鑫納米的鈣鈦礦領軍專家范斌為此專門準備了一個試驗:將鈣鈦礦光伏組件/電池浸泡在水中,再檢測水中的鉛含量和電池/組件的功率損失。
儘管試驗表明泄漏到水中的鉛含量遠遠低於人們的想像和安全閾值,但鈣鈦礦科學家依然在嘗試和努力:
- 開發不含鉛的鈣鈦礦電池;
- 用新材料來吸收鉛,阻止鉛泄漏
2月19日,《Nature》雜誌發表了一篇NREL的研究成果,研究人員通過在鈣鈦礦電池的正面和背面覆蓋鉛吸收膜的辦法來解決這種風險。研究成果表明,「在實驗室環境中太陽能電池受到嚴重損壞的情況下,吸鉛膜隔離了96%的鉛泄漏。」
無獨有偶,更好的消息傳來,TestPV了解到,浦項大學POSTECH研究小組在鉛吸收試驗中也取得了重大進展。
POSTECH研究小組由在生產高效鈣鈦礦太陽能電池時應用乙二醇側鏈開發了一種空穴傳輸聚合物Alkoxy-PTEG,可以溶解在薄荷油中。試驗證明,這種聚合物能捕獲老化的鈣鈦礦太陽能電池中的泄漏鉛。
鈣鈦礦太陽能電池使用具有類似鈣鈦礦晶體結構的材料作為光敏層,其獨特的特徵是很好地吸收光,並具有廉價和高效的特點,因此,被稱為「下一代太陽能電池」。但是問題在於,鈣鈦礦電池使用的傳輸層是有機材料,在生產過程中使用有毒的化學溶劑,對環境有害,此外鈣鈦礦電池中的鉛在老化時會泄漏。
為了讓生產過程更綠色,研究小組需要設計一種新材料,可以溶解在薄荷油(3-甲基環己酮)或核桃芳香食品添加劑(2-甲基苯甲醚)中,以替代以前使用的有毒化學溶劑。
研究團隊發現用薄荷油作為溶劑處理鈣鈦礦型太陽能電池,並不添加任何化學添加劑,太陽能電池的效率達到了19.9%,當使用核桃香精食品添加劑時,電池效率達到了21.2%。
更重要的是,通過磁共振分析試驗發現,老化的鈣鈦礦太陽能電池中的乙二醇側鏈能很好地鎖定鉛,防止鉛泄漏。
此外,傳統的鈣鈦礦太陽能電池的缺點在於濕氣穩定性低,新開發的聚合物經過30天浸水試驗後,電池效率仍保持88%,並表現出很高的穩定性。
浦項大學的研究人員Taiho Park教授認為,新型聚合物在不破壞鈣鈦礦電池的結構的前提下,可以使用綠色溶劑,有更好的防水性和電池效率穩定性,還能很好地鎖定鉛防止鉛泄漏。
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