Некоторые соединения перовскита рассматриваются как большая надежда на лучшие и, прежде всего, даже более дешевые солнечные элементы. Их кристаллическая решетка образована катионами органического метиламмония (МА+), окруженными атомами тяжелых металлов (свинца или олова) и атомами, подобными йоду. Лучшие солнечные элементы на основе перовскита на сегодняшний день изготавливаются из свинца. Всего за десять лет исследований эффективность этих солнечных элементов в лаборатории увеличилась с 4 процентов (2009 г.) до более 25 процентов (2019 г.). Однако свинец токсичен и не должен попадать в пищевую цепь. С другой стороны, для солнечного модуля требуется очень мало свинца: на квадратном метре солнечного модуля из перовскита содержится только 0.8 граммов свинца, что очень мало по сравнению с другими техническими источниками свинца (например, в батареях).
Теперь команда под руководством профессора Антонио Абате из Helmholtz-Zentrum Berlin разработала исследование для изучения этого риска. Они сотрудничали с учеными из Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства, Китай, где проводились эксперименты, и с группой из Неаполитанского университета, Италия.
Эксперты по растениям подготовили образцы загрязненной почвы с различной концентрацией свинца либо из перовскитных солнечных элементов, либо из других источников свинца, и выращивали различные растения. После периода роста они проанализировали содержание свинца в листьях и других частях растения. Они обнаружили, что свинец из перовскитных солнечных элементов в десять раз более биодоступен, чем свинец из других промышленных источников.
«Более того, способность поглощения свинца увеличивается с увеличением концентрации перовскита в почве», - говорит доктор Цюн Ван из команды Абате. Она предполагает, что это может быть связано с тем, что органические катионы в перовските изменяют содержание рН в почве и, таким образом, способствуют поглощению свинца растениями. «Эти результаты показывают, что мы не можем рассматривать перовскит просто как еще один загрязнитель свинца», - заключает Абате.
Abate, получивший европейский исследовательский грант, работает над созданием бессвинцовых перовскитных солнечных элементов, содержащих олово. Олово также высокотоксично, хотя очень быстро вступает в реакцию с нерастворимыми в воде формами. Серия опытов с растениями мяты на загрязненной оловом почве показала, что растения поглощают лишь небольшое его количество. Тем не менее, солнечные элементы на основе перовскита, не содержащие свинца, по-прежнему уступают по эффективности свинецсодержащим солнечным элементам, а также имеют еще большие проблемы со стабильностью.
Центр Гельмгольца в Берлине обладает огромным опытом в области перовскитных солнечных элементов со свинцом или без него. «Мы должны очень широко исследовать этот класс материалов», - говорит Абате: «Конечно, важно повысить эффективность и долговременную стабильность, но мы также должны убедиться, что эти материалы не представляют опасности для окружающей среды."