本报讯（记者温才妃 通讯员朱琳）日前，南京工业大学副研究员张辉系统对比了固铅策略的工作机制及应用前景，提出关于铅泄漏的标准测试模型，并分析了铅基钙钛矿太阳能电池中的固铅策略。相关研究成果在线发表于《自然》。
南京工业大学教授陈永华指出，虽然钙钛矿光伏组件中的铅元素重量占比较低，但由于铅离子较高的生物兼容性，组件中极小比例的铅进入食物链后仍危及人类健康。
目前学界提出的方案是固化铅，即通过降低铅离子水溶性以阻断其传播途径。张辉对此分析了在钙钛矿太阳能电池中固定铅的4种化学方法：晶粒封装，通过将钙钛矿颗粒包裹在疏水性有机物、防水氧化物或不溶性铅盐中，可有效阻断水进入和离子流出的通道；铅络合策略，可通过合理的添加剂工程形成铅-添加剂复合物的低溶解度产物，以降低降解钙钛矿中铅化合物的溶解度；结构整合策略，通过提高组成元素的结合强度、集成体连接性和界面内聚力，增加水渗透、结构碎裂和分层的能垒，提高结构稳定性，防止水溶解和铅泄漏；铅泄漏的吸附方案则直接将泄漏的铅吸附掉，可以显著减少96%的泄漏。
为充分利用吸附策略的优势，减少吸附策略中“先泄漏后处理”可能带来的危害，张辉提出将整合策略和吸附策略结合使用的方法，“可以在器件内部使用结构整合策略，在器件外部用铅吸附剂，在抑制铅泄漏方面更有效”。
除此之外，该文章还提供了关于铅泄漏的标准测试模型，以有效评估钙钛矿器件的环境危害性。
“现在我们分析的是户外铅泄漏问题，其实在实验室阶段也存在铅泄漏隐患。”张辉说，未来他们还将从铅基钙钛矿太阳能电池研发及应用的整个生命周期分析固铅策略，从而保证在充分安全的情况下，大规模实施这项有前景的技术。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-023-05938-4