铅泄露问题!钙钛矿电池一天两篇顶刊!

为钙钛矿太阳能电池设计具有超越缺陷钝化和电子传输作用的功能性富勒烯对于富勒烯和PSC的发展至关重要。华侨大学魏展画和田成波等人设计并合成了一种功能性富勒烯来提高电池性能和抑制铅离子的泄露。钙钛矿太阳能电池潜在的铅泄漏问题对生态系统和人类健康构成严重威胁,成为该技术商业化的严重障碍。

1. AFM:富勒烯-卟啉二元组用于高效稳定钙钛矿太阳能电池

为钙钛矿太阳能电池 (PSC) 设计具有超越缺陷钝化和电子传输作用的功能性富勒烯对于富勒烯和PSC的发展至关重要。华侨大学魏展画和田成波等人设计并合成了一种功能性富勒烯来提高电池性能和抑制铅离子的泄露。

该功能性的富勒烯FPD分子由一个C60 笼、一个卟啉环和三个五氟苯基组成。FPD的结构特征使其能够与钙钛矿晶格形成化学相互作用。这些相互作用增强了缺陷钝化效果并防止钙钛矿在辐照下分解。 因此,基于FPD的钙钛矿太阳能电池的功率转换效率可达23%,同时具有显著增强的操作稳定性(T80 > 1500 h)。

此外,一旦器件损坏,FPD可以通过形成稳定且不溶于水的复合物 (FPD-Pb) 来防止铅泄漏。该发现提供了一种新的策略,可以用功能性富勒烯材料实现高性能和环保的 PSC。

2. Nano Energy:一种有效且经济的封装方法用于钙钛矿电池中的铅泄漏

钙钛矿太阳能电池潜在的铅泄漏问题对生态系统和人类健康构成严重威胁,成为该技术商业化的严重障碍。为了解决这个问题,香港城市大学任广禹(Alex K.-Y. Jen)和朱宗龙等人开发了一种简便且经济的封装工艺。

采用阳离子交换树脂 (CER) 和紫外线树脂的混合物作为封装剂,用于在刚性和柔性钙钛矿的金属面上进行涂层光伏 (PV) 设备以有效捕获泄漏的Pb2+。

因此,在模拟潜在的恶劣天气情况(冰雹撞击后的酸雨、高湿度)的各种条件下,通过CER和Pb2+之间的有效反应,密封剂可以捕获来自降解钙钛矿太阳能电池和模块的90%以上的 Pb2+。从刚性和柔性钙钛矿太阳能组件中浸出的铅可以减少到<5 ppm,这可以成功满足资源保护和回收法案条例 (RCRA) 所需的实验室评估。

这项工作提供了一种经济有效的策略来解决刚性和柔性钙钛矿光伏器件的毒性问题,以促进其商业化。

参考文献:

1. Liang, Y., Song, P., Tian, H., Tian, C., Tian, W., Nan, Z., Cai, Y., Yang, P., Sun, C., Chen, J., Xie, L., Zhang, Q., Wei, Z., Lead Leakage Preventable Fullerene-Porphyrin Dyad for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2021, 2110139. https://doi.org/10.1002/adfm.202110139

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202110139

2. Zhen Li, et al. An effective and economical encapsulation method for trapping lead leakage in rigid and flexible perovskite photovoltaics, Nano Energy, 2021

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106853

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