研发报告详细内容

吸取自然界的教训使钙钛矿太阳能更加安全

材料来源：compoundsemiconductor

曼彻斯特大学的科学家设计出一种方法，可以消除破损的钙钛矿太阳能电池的铅泄露

曼彻斯特大学的科学家发现可以通过提高钙钛矿太阳能电池的环境安全性来推进太阳能技术的应用。

钙钛矿太阳能电池之所以引起人们的兴趣，是因为与硅太阳能电池不同，钙钛矿太阳能电池可以通过卷对卷工艺进行批量生产。此外，它们重量轻、色彩丰富，具有多功能性，可以在窗户和异型屋顶等非传统环境中使用。但是，钙钛矿太阳能电池的应用受到潜在环境风险的影响，钙钛矿型太阳能电池包含铅和累积的毒素，如果电池受损，铅离子可能会泄漏。

Brian Saunders和David Lewis吸取了自然界的教训，设计了一种方法来消除破损电池中的铅泄漏。他们利用一种名为羟基磷灰石的仿生矿物（人类骨骼的主要成分），创造了一种"故障保护装置"，可以在无机基质中捕获铅离子。因此，如果电池受损，毒素会被储存在惰性矿物中，而不是释放到环境中。

这是一个双重成功，由工程和物理科学研究委员会（EPSRC）资助的项目发现通过添加羟基磷灰石，钙钛矿太阳能电池的效率提高到21%左右。相比之下，没有添加羟基磷灰石的对照电池的效率约为18％。电池面板效率的提高意味着可以产生更多的能量并且成本更低。

研究团队希望添加了羟基磷灰石的电池能够促进钙钛矿太阳能电池技术的大规模应用。曼彻斯特大学材料学院聚合物与胶体化学教授Brian Saunders表示：“钙钛矿太阳能电池中的铅成分直到现在都是一个潜在的环境问题。如果太阳能电池被损坏，比如冰雹，离子可能会泄漏。”

"通过创建设备内故障安全系统，我们设计出一种方法来牵制受损钙钛矿电池中的有毒离子。我们的研究通过提高钙钛矿太阳能电池的内在安全性，希望可以推动太阳能技术更广泛的应用，实现二氧化碳净零排放。”

材料化学系副主任David Lewis补充说："我们着手进行这项研究是为了消除这种环境风险。我们的研究同时提高了钙钛矿太阳能电池的可持续性和效率，希望这种双重成功能够让全世界的家庭和企业接纳并使用太阳能技术。"

论文 "Bioinspired scaffolds that sequester lead ions in physically damaged high efficiency perovskite solar cells "发表在Chemical Communications。

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