新研究 : 无铅钙钛矿电池解决方案

新加坡研究人员发明了一种对环境破坏较小的、可在实验室生产钙钛矿太阳能电池的方法，这种方法不再需要以前使用的铅。

新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家们用锌基封盖层取代了钙钛矿太阳能电池的传统封盖层，传统封盖层会导致有毒铅的产生。

试验的结果是用锌化合物盖住的一英寸见方的钙钛矿电池。检查显示，电池被有效密封，钙钛矿没有受到化合物层的影响。由Sum Tze Chien和Lam Yeng Ming教授领导的研究人员表示，这代表着向更环保、更可行的钙钛矿太阳能电池的工业化生产迈出了一步。

使用钙钛矿太阳能电池的最大缺点之一是它们对环境的影响。南洋理工大学物理与数学科学学院研究员Ye Senyun博士称，“通过把锌和其他无毒金属用于覆盖层，我们的创新方案有可能解决钙钛矿太阳能电池大面积推广时面临的一个主要障碍。”

研究人员还表示，这种锌的创新工艺为其他可以改善钙钛矿电池性能的材料和化合物的开发打开了大门。

尽管钙钛矿电池的效率水平和性能都创下了纪录，但由于暴露在氧气、湿气和光线下的衰减水平不可持续，因此它们尚未实现大规模生产。这种衰减也让研究人员担心，铅可能会从受损电池中逸出（虽然数量很少），污染周围环境。

全球各地的实验室都进行了钙钛矿测试并公布了相应的效率结果。本月早些时候，澳大利亚国立大学的研究人员公布了30.3%的硅-钙钛矿串联电池效率，而钙钛矿效率的世界纪录目前由Helmhotz-Zentrum Berlin保持。该研究机构声称，一块1厘米见方电池的效率达到了32.5%。

半前体vs.全前体

生产钙钛矿电池盖层的"传统"方式采用的是半前体（HP）方法。一种前体化学物被放置在钙钛矿层上，形成保护封盖的一部分，而另一种则通过第一个前体和钙钛矿之间的反应形成，从钙钛矿层内将铅离子向上吸入以形成铅基封盖层。

南洋理工大学的科学家们设计了一种全前体（FP）方法，即使用直接相互反应的化学物质制造封盖层，然后用于钙钛矿层。锌基化合物由卤化锌盐和PEAI制成，溶解在名为乙腈的溶剂中，然后涂覆在快速旋转的钙钛矿层上。之后，这些层通过加热被密封，将钙钛矿和封盖层结合在一起。由于无需以化学方式从钙钛矿中提取，这种方法避免了有毒铅的使用。

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