Исследование показывает, что свинец из инновационных солнечных батарей не так токсичен, как опасались

[ad_1]

Исследование показывает, что свинец из инновационных солнечных батарей не так токсичен, как опасались

Credit: Margarita Chetyrkina et al./Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы

Ученые из Сколтеха и других исследовательских центров систематически изучали токсичность материалов, используемых в перовскитных солнечных элементах. Они пришли к выводу, что после преодоления оставшихся технологических препятствий массовое производство этой потенциально дешевой и эффективной альтернативы фотоэлектрическим элементам на основе кремния не должно вызывать каких-либо значительных рисков для окружающей среды и здоровья. Сообщено в Солнечные энергетические материалы и солнечные элементыисследование привлекает внимание к компонентам перовскита, отличным от свинца, предполагая, что токсичность металла по сравнению с ним может быть переоценена.

Солнечные элементы на основе перовскита представляют собой многообещающую фотоэлектрическую технологию, которая может стать устойчивой альтернативой ископаемому топливу. С максимальной зарегистрированной эффективностью преобразования энергии 25,7% солнечные элементы на основе перовскита почти сравнялись по производительности со своими аналогами на основе кристаллического кремния, которым принадлежит текущий рекорд. Потенциал новой технологии для достижения еще более высокой эффективности и, возможно, очень низких производственных затрат побуждает к исследованиям, направленным на устранение ее остающихся недостатков.

Широкому внедрению фотоэлектрических элементов на основе перовскита мешают три проблемы. На данный момент технологию трудно масштабировать из-за сложности отложения перовскита — светособирающего материала — ровным слоем, охватывающим большую площадь. Кроме того, перовскиты нестабильны и нуждаются в защите прозрачными полимерами. Как только эта защита ухудшается, перовскит разлагается на вещества, которые могут представлять опасность для окружающей среды и здоровья человека.

Последний вопрос — токсичность материалов — был в центре внимания доктора наук Сколтеха. студентка Маргарита Четыркина и ее соавторы из НИЦ медицинской генетики и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН. Их исследование включало эксперименты как на культурах клеток человека (in vitro), так и на мышах (in vivo).

В первой фазе эксперимента участвовали клетки соединительной ткани, называемые фибробластами, и глиальные клетки нервной системы. «Мы рассмотрели, в какой степени добавление каждого из шести родственных перовскиту веществ в клеточную культуру повлияло на ее рост: какая часть клеток погибла в течение трех дней», — сказала Четыркина. «Предыдущие исследования не предоставили данных, которые позволили бы провести прямое сравнение этих химических веществ с точки зрения их токсичности».

Можно видеть, что перовскит состоит из двух основных компонентов: свинца, олова или иодида висмута, с одной стороны, и метиламмония, формамидиния или иодида цезия, с другой. В клеточных тестах иодид висмута показал наименьшую токсичность в первой группе. Иодиды цезия и формамидиния оказывали меньше вредного воздействия на клетки, чем йодид метиламмония.

«Когда мы продолжили испытания на мышах, на этот раз сосредоточившись на трех соединениях — метиламмонии, формамидинии и йодидах свинца — произошло нечто неожиданное», — сказала Четыркина. «Токсичность свинца хорошо известна, но оказалось, что в живом организме сравнительно низкая растворимость йодида свинца делает это вещество менее биологически доступным. Метиламмоний оказался наиболее токсичным из трех, что резко контрастирует с результатами. экспериментов на клетках».

Другими словами, это, безусловно, плохо, если вам случится проглотить опасное вещество, но решающим фактором является то, какое количество этого вещества попадает в ваш кровоток, и на это сильно влияет растворимость. Эксперимент на мышах показывает, что, если биодоступность должным образом учтена, внезапно столь оклеветанный свинец может представлять меньший риск для здоровья, чем органические компоненты перовскитных солнечных элементов, особенно йодистый метиламмоний.

Авторы исследования также утверждают, что даже в гипотетическом мире, где солнечные элементы на основе перовскита полностью отказались от своих кремниевых аналогов, доля фотоэлектрической промышленности в мировом потреблении свинца будет довольно скромной – 4%, что эквивалентно много свинца уходит в косметику.

«Мы наблюдаем обнадеживающую тенденцию в разработке перовскитных солнечных элементов. И хотя существуют препятствия, которые делают невозможным широкое применение этой захватывающей технологии прямо сейчас, похоже, что это может измениться довольно скоро», — добавила Четыркина.

Больше информации:
Маргарита Р. Четыркина и др., Свинец, олово, висмут или органические вещества: оценка потенциальных опасностей для окружающей среды и здоровья человека, исходящих от зрелой перовскитной фотоэлектрической технологии, Солнечные энергетические материалы и солнечные элементы (2023). DOI: 10.1016/j.solmat.2022.112177

Предоставлено Сколковским институтом науки и технологий

Цитата: Исследование показывает, что свинец из инновационных солнечных элементов не так токсичен, как опасались (2023 г., 28 февраля), получено 28 февраля 2023 г. с https://phys.org/news/2023-02-solar-cells-toxic.html.

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.



[ad_2]

Source link

(Посещений всего:9 times, 1)

Вячеслав

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Next Post

Первые мегалитические памятники в Европе датируются 6000 лет назад.

Ср Мар 1 , 2023
[ad_1] «Объект свидетельствует о существовании уникальных монументальных строений, вероятно, оборонительных. Это свидетельствует о росте социальной напряженности в эпоху неолита», — сказал доктор Ард. Однако эта грозная оборона могла потерпеть неудачу, поскольку все постройки в Ле Пеу, по-видимому, были сожжены и разрушены примерно в 4400 году до нашей эры. Тем не […]

Вам может понравиться