冲绳科技大学研究生院(OIST)的科学家报告说，环氧树脂的保护层有助于防止钙钛矿型太阳能电池(PSC)泄漏污染物。在PSC的顶部添加“自修复”聚合物可以从根本上减少其排放到环境中的铅量。这极大地推动了该技术的商业化前景。
随着大气中的二氧化碳水平达到历史最高记录水平，并且极端天气事件的数量继续增加，世界正从依靠化石燃料的传统能源系统转向太阳能等可再生能源。钙钛矿太阳能技术前景看好，但是商业化的一个关键挑战是它可能将铅等污染物释放到环境中，特别是在极端天气条件下。
“虽然产品分成合同是在以合理的成本将阳光转换成电能效率，但事实上，它们含有铅引起了相当大的环境问题，解释说：”亚兵齐教授，能源材料的头部和表面科学部，谁领导了这项研究，发表在自然能量。
“虽然所谓的'无铅'技术值得探索，但它尚未实现与基于铅的方法相媲美的效率和稳定性。因此，找到在PSC中使用铅同时又不泄漏到环境中的方法是一个挑战。商业化的关键一步。”
测试破坏
Qi的团队在OIST技术开发和创新中心的概念验证计划的支持下，首先探索了在PSC上添加保护层的封装方法，以了解哪种材料可以最好地防止铅泄漏。他们将封装有不同材料的细胞暴露于许多条件下，这些条件旨在模拟现实中细胞将要暴露于的各种天气。
他们想在最坏的天气情况下测试太阳能电池，以了解可能发生的最大铅泄漏。首先，他们用一个大球砸碎了太阳能电池，模仿了极度冰雹，这可能会破坏其结构并使铅泄漏。接下来，他们用酸性水浸泡细胞，以模拟将泄漏的铅运到环境中的雨水。
该团队使用质谱技术分析了酸雨，以确定从细胞中泄漏出多少铅。他们发现环氧树脂层可提供最小的铅泄漏-比其他材料低几个数量级。
实现商业可行性
环氧树脂在许多天气条件下也表现最佳，在这些天气条件下，改变了阳光，雨水和温度以模拟PSC必须在其中运行的环境。在包括极端降雨在内的所有情况下，环氧树脂的性能都优于竞争对手的封装材料。
环氧树脂由于其“自修复”性能而表现良好。例如，在其结构被冰雹破坏后，该聚合物在被阳光加热时会部分重整其原始形状。这限制了从电池内部泄漏的铅量。这种自修复特性可使环氧树脂成为未来光伏产品的首选封装层。
齐说：“环氧树脂无疑是很强的选择，但其他自愈聚合物可能更好。” “在现阶段，我们很高兴推动光伏行业标准的发展，并将这项技术的安全性纳入讨论范围。接下来，我们可以基于这些数据来确定哪种是真正的最佳聚合物。”
除了铅泄漏，另一个挑战将是将钙钛矿太阳能电池扩大到钙钛矿太阳能电池板。虽然电池只有几厘米长，但面板可以跨越几米，并且与潜在消费者更为相关。该团队还将把注意力集中在可再生能源存储的长期挑战上。