Растения поглощают свинец из перовскитных солнечных элементов больше, чем ожидалось

Некоторые перовскитные соединения являются кандидатами на более качественные и дешевые солнечные элементы. Их кристаллическая решетка состоит из органических катионов метиламмония (МА +), окруженных атомами тяжелых металлов (свинца или олова) и атомами, такими как йод. Лучшие перовскитные солнечные элементы сегодня реализованы с использованием свинца. Всего за 10 лет исследований эффективность этих солнечных элементов в лаборатории была увеличена с 4% (2009 год) до более чем 25% (2019 год).

Однако свинец токсичен и не должен попадать в пищевую цепь. С другой стороны, для солнечного модуля требуется очень мало свинца: квадратный метр перовскитного солнечного модуля содержит всего 0,8 грамма свинца, что очень мало по сравнению с другими техническими источниками свинца (например, в батареях).

Теперь команда под руководством профессора Антонио Абате из Объединения научно-исследовательских центров имени Гельмгольца в Берлине разработала исследование для изучения этого риска. Они сотрудничали с учеными из Университета сельского и лесного хозяйства Фуцзянь, Китай, где проводились эксперименты, и с группой из Неапольского университета, Италия.

Эксперты завода подготовили загрязненные образцы почвы с различными концентрациями свинца из солнечных элементов на основе перовскита или из других источников свинца и культивировали различные растения . После периода роста они проанализировали содержание свинца в листьях и других частях растения. Они обнаружили, что свинец из солнечных элементов на основе перовскита в 10 раз более биодоступен, чем свинец из других промышленных источников.

«Более того, поглощающая способность свинца увеличивается с концентрацией перовскита в почве», - говорит доктор Цион Ван из команды Абате. Это может быть связано с тем, что органические катионы в перовските изменяют содержание PH в почве и, таким образом, способствуют поглощению свинца растениями, считает она.

В настоящее время команда Абате работает над разработкой бессвинцовых перовскитных солнечных элементов, содержащих олово. Олово также очень токсично, хотя очень быстро реагирует на нерастворимые в воде формы. Серия экспериментов с растениями на загрязненной оловом почве показала, что растения поглощают лишь небольшое его количество. Бессвинцовые перовскитовые солнечные элементы, однако, все еще не достигают высокой эффективности свинецсодержащих солнечных элементов, а также имеют еще большие проблемы со стабильностью.

«Мы должны исследовать этот класс материалов очень широко», - говорит Абате. «Конечно, важно повысить эффективность и долговременную стабильность, но мы также должны убедиться, что эти материалы не представляют опасности для окружающей среды».