钙钛矿太阳能电池可以说是下一代备受瞩目的太阳光电技术,身具转换效率高、制程简易等优势,惟电池本身含铅,若破损有重金属外泄疑虑,因此距离规模商业化还有一段时间,如今美国科学家为钙钛矿电池研发出新型封装技术,就像“吸油面纸”一样,可以吸收 99.99% 从破损电池跑出来的铅。
为了提高太阳能转换效率,有些科学团队持续探索硅晶太阳能的潜力,也有团队转向挖掘其他太阳能潜能,好比钙钛矿太阳能便是一例,其转换效率在十年内快速攀升至 24% 以上,待解决水溶性铅与稳定性后便可再跨出一大步。
钙钛矿电池的铅含量只有少少 2 公克,虽然远远低于硅晶太阳能的 16~18 公克,但无论是市面上其他含铅的产品还是硅晶太阳能板,这些都不易溶解,钙钛矿电池却有着遇水易降解问题,一旦太阳能板受损,下雨时铅就会流至自然环境中。
对此北伊利诺伊大学(NIU)与美国国家再生能源实验室(NREL)已经研制出类似“胶带”的封装技术,只要贴在太阳能电池上,就可以吸收从破损电池泄漏出的铅,NIU 化学教授 Tao Xu 表示,目标是铅含量标准低于饮用水标准,同时让新方法也可以轻松整合到现有封装技术,不会破坏太阳能电池的制造工艺。
团队将铅吸收材料附涂在太阳能电池封装材料(像是乙烯醋酸乙烯酯、EVA)上,在周围条件下蒸发后,层压在玻璃和电极之间。铅吸收层的正面厚度为 5.7 微米、背面厚度则是 10 微米,团队预估,材料的铅吸收量是太阳能电池本身的七倍。
为了测试这一点,团队也在屋顶上安装含铅吸收材料的电池,三个月后再用锤子跟刀片大肆破坏电池,然后浸水桶 7 天,研究指出,该薄膜可以吸收掉 99.9% 的铅,水中的铅含量也低于美国国家环境保护局(EPA)的饮用水标准。
团队认为,新技术提供产业界方便且能广泛应用的选项,可以减少含 Pb2+ 钙钛矿的潜在铅泄漏问题,促进钙钛矿太阳能电池商业化。
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(首图为用透明吸铅薄膜封装的钙钛矿太阳能,来源:NIU)