研究表明来自创新太阳能电池的铅并不像人们担心的那样有毒

来自Skoltech和其他研究中心的科学家系统地研究了钙钛矿太阳能电池中使用的材料的毒性。他们的结论是，一旦剩余的技术障碍被克服，大规模生产这种潜在的廉价且高效的硅基光伏替代品应该不会造成任何重大的环境风险和健康危害。报告在太阳能材料和太阳能电池中，该研究引起了人们对铅以外的钙钛矿成分的关注，这表明相比之下，金属的毒性可能被高估了。

钙钛矿太阳能电池是一种非常有前途的光伏技术，可以为化石燃料提供可持续的替代品。凭借25.7%的最高记录功率转换效率，钙钛矿太阳能电池的性能几乎与保持当前记录的晶体硅基太阳能电池相当。新技术有可能达到更高的效率，而且生产成本可能非常低，这促使人们进行研究以解决其剩余的缺点。

三个问题阻碍了基于钙钛矿的光伏技术的广泛采用。截至目前，由于难以在跨越大面积的均匀层中沉积钙钛矿(光捕获材料)，因此该技术难以扩大规模。此外，钙钛矿不稳定，需要用透明聚合物保护。一旦这种保护作用减弱，钙钛矿就会分解成可能对环境和人类健康构成威胁的物质。

后一个问题——材料的毒性——是Skoltech博士研究的重点。来自医学遗传学研究中心和RAS化学物理和药物化学问题联邦研究中心的学生MargaritaChetyrkina和她的合著者。他们的研究以人类细胞培养(体外)和小鼠(体内)实验为特色。

实验的第一阶段涉及称为成纤维细胞的结缔组织细胞和神经系统的神经胶质细胞。“我们考虑了将六种钙钛矿相关物质中的每一种添加到细胞培养物中会在多大程度上影响其生长：在三天的过程中有多少细胞死亡，”Chetyrkina说。“之前的研究没有提供能够直接比较这些化学物质毒性的数据。”

人们可以看到钙钛矿由两种主要成分组成：一方面是铅、锡或碘化铋，另一方面是甲基铵、甲脒或碘化铯。在细胞试验中，碘化铋在第一组中表现出的毒性最小。铯和甲脒碘化物对细胞的不利影响小于甲基碘化铵。

“当我们继续对老鼠进行测试时，这次重点关注三种化合物——甲基铵、甲脒和碘化铅——一些意想不到的事情发生了，”切蒂金纳说。“铅的毒性是公认的，但事实证明，在活生物体中，碘化铅的溶解度相对较低，这使得该物质的生物利用度较低。甲基铵被证明是三者中毒性最大的，与结果形成鲜明对比细胞实验。”

换句话说，如果你碰巧摄入了一种有害物质肯定是不好的，但关键因素是这种物质有多少最终进入你的血液，而溶解度对其影响很大。对老鼠的实验表明，如果适当考虑生物利用度，突然之间，备受诟病的铅可能比钙钛矿太阳能电池的有机成分(尤其是甲基碘化铵)造成的健康风险更小。

该研究的作者还认为，即使在钙钛矿太阳能电池已完全淘汰其硅基太阳能电池的假设世界中，光伏行业在全球铅消费中所占的份额也将是相当适中的4%——相当于许多铅用于美容产品。

“我们在钙钛矿太阳能电池的发展中看到了令人鼓舞的趋势。虽然目前还存在一些障碍使这项激动人心的技术的广泛应用不可行，但这种情况似乎很快就会改变，”Chetyrkina补充道。

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