Традиционные кремниевые солнечные батареи вскоре могут потеснить их перовскитные собратья.
Последние почти догнали традиционные панели по КПД преобразования падающего на них солнечного света в энергию на выходе (25,7% против 26,7%, всего-то). А по прогнозам они ещё и перегонят традиционные по этому параметру.
Кроме того, перовскитные привлекательнее тех, что на кристаллическом кремнии, тем, что их массовое производство будет обходиться значительно дешевле.
Однако выход на рынок таких "альтернативных" фотоэлементов пока откладывается. Потому что наука не выяснила, насколько они безопасны для окружающей среды. Есть ещё парочка ограничений, но о них позже.
Когда-то отработавшие своё солнечные батареи попадут на свалки. Со временем вещества из них проникнут в грунт, а затем и в грунтовые воды. Далее они могут загрязнить окружающую среду и навредить людям.
Учёные Сколковского института науки и технологий, а также Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН исследовали токсичность шести веществ из перовскитных солнечных батарей на живых клетках человека (in vitro) и на мышах (in vivo).
Исследование показало, что наиболее токсичен для клеток метиламмоний. А вот соединение свинца, который традиционно считается очень ядовитым элементом, оказалось совсем не таким вредным. Куда более токсичным для клеток оказался йодид висмута.
"[…] сравнительно низкая растворимость делает его [свинец] менее биологически доступным в форме йодида. Это приводит к тому, что непосредственно в живом организме из протестированной тройки веществ наиболее токсичным оказывается метиламмоний. Это совершенно не соотносится с результатами экспериментов на клетках", ‒ рассказала аспирантка Сколтеха Маргарита Четыркина.
Вероятно, токсичность свинца для живого организма несколько переоценена. В то же время другие компоненты перовскитных солнечных батарей явно заслуживают большего внимания.
Как правило, опасные вещества попадают в организм через пищеварительную систему. Но также важно, какая часть "токсина" попадёт в кровь. А здесь большую роль играет растворимость вещества.
Эксперимент на мышах показал, что если учитывать биодоступность вещества (то самое попадание в кровоток), то свинец внезапно оказывается менее токсичным, чем органические компоненты перовскитов, в особенности йодид метиламмония.
В своей работе учёные также показали, что в области солнечных батарей мировое потребление свинца производствами будет составлять порядка 4%. Столько же свинца используется в производстве косметики.
"Мы видим обнадёживающий тренд в развитии перовскитных батарей. Пока остаются препятствия для широкого внедрения этой многообещающей технологии, но, вероятно, ждать осталось недолго", — полагает Анастасия Четыркина.
Другим ограничивающим фактором являются отсутствие методики нанесения ровного слоя перовскитов по панели большой площади. А ведь именно эти вещества улавливают свет солнца.
Другая проблема: перовскиты неустойчивы и их нужно покрывать защитным слоем полимеров. Он будет прикрывать перовскиты от воздействия окружающей среды, не давая технике деградировать.
Однако после попадания солнечной батареи на свалку он разрушится, а все вещества из панелей отправятся в окружающую среду.
Статья российских исследователей вышла в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Научпоп" на медиаплатформе "Смотрим".
