​​Солнечные батареи-Польша-Перовскит

Ассистенты иногда шлют мне интересные вопросы из комментариев к заметкам. Иногда я на них отвечаю, особенно если вопросы циклично повторяются. За время действия #LAB-66@SolarEnergy несколько раз возникал вопрос про солнечные элементы из перовскитов. Может будущее уже здесь,а мы не замечаем? Носимся со своими SunPower C60 :) Неспроста ж наверное польская Saulе Technologies за гранты в млн.€ развивает производства перовскит-солнечных панелей. Может и правда скоро их можно будет увидеть везде, от одноразовых пластиковых стаканов до окон и крыш домов и даже купить в виде аэрозольной краски? Читаем очередное особое мнение

Степень совершенства технологии придуманной человеком = уровень ее биомиметичности, эффективности относительно того, что придумала Природа. Поэтому "технически красиво по LAB-66" - это всегда экологично (за соблюдением правила бдит Хим/Дичь).

Обыватель, заинтересованный темой солнечных панелей из перовскита, первым делом наберет в Google слово перовскит и прочитает в Википедии о том, что перовскит - это титанат кальция. Кальций/титан - в общественном сознании все это достаточно безопасно. Но вот Википедия не пишет, что современные перовскит-панели с безвредным неорганическим минералом перовскитом/титанатом кальция имеют только кристаллографическое сходство. Все это кристалл структуры ABX₃, где A и B — катионы , а X — анион. Те самые "эффективность в лаборатории достигает 25%" солнечные перовскит-элементы - это органо-неорганический материал, где в обязательном порядке присутствует атом свинца.

Перовскит-элементы легко обрабатывать и синтезировать (даже дома, при наличии реактивов). Они достаточно эффективны сразу после приготовления, но при этом обладают очень низкой устойчивостью к внешним воздействиям (воздействие паров воды в воздухе/свободных радикалов, термический стресс, выгорание под воздействием UV/Vis света). Выгорание материала = падение эффективности (за месяцы, в противоположность годам в случае кремниевых панелей). При повреждении защитного слоя инкапсулянта перовскит-материал начинает быстро разрушаться с вымыванием свинца в окружающую среду. Опасная для здоровья доза свинца~25 мм² перовскит-панели. Выработка 1 ГВт энергии на самом эффективном перовскит-элементе~образование 3,5 тонн свинцовых отходов.

В качестве дополнительного чтения по опасности свинца рекомендую свою токсикологическую статью: И продолжается «вечеринка со свинцом»…

Проблема на сегодняшний день не решена. Более экологичные перовскит-панели с оловом, ванадием, вольфрамом и другими тяжелыми металлами намного менее эффективны чем свинцовые (в 2 и более раз). Смирившись с отсутствием замены свинцу, все исследования сейчас направлены на поиск более эффективных инкапсулянтов (вроде самозалечивающихся полимеров или адсорбирующих свинец покровных слоев из ионообменных смол). При этом мне не известны исследования на предмет долгосрочной устойчивости таких покрытий. Имхо свинцовые солнечные батареи наносимые аэрозольным баллоном нам не нужны, еле с тетраэтилсвинцом в бензине разобрались. А еще перовскиты хрупкие, этим они близки к полу-гибким SunPower C60. Поэтому скорее всего будущее за комбинированными панелями, в которых используются дополнительные армирующие слои и другие фотовольтаические материалы (кремний!)

Подытожим. Интерес к дешевым солнечным панелям есть. Исследователи видят только "эффективность/стоимость/вес", изучение уноса перовскит-свинца в окружающую среду ведется фрагментарно ведь это вредно в данном раунде инвестиций. Эффективной замены свинцу нет, а при использовании дорогих полимерных инкапсулянтов стоимость вырастет и станет ≈кремний. Так что по состоянию на 2022 год восхвалять перовскит = приближать победу пластмассового мира. Поэтому нет, я голосую💲 за SunPower, даже несмотря на то, что на принтере их напечатать нельзя, аэрозоль из них не сделать. Зато они долговечнее, эффективнее, экологичнее.

P.S. И еще Оля Малинкевич так щемяще похожа на Элизабет Энн Холмс...