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周末读：负责任的妥协？

时间：2021-10-19 10:17:09 来源：

牛津光伏目前在德国黑弗兰德勃兰登堡装备其第一条商业规模生产线，并计划在2020年底前投产。

摘自pv杂志，2019年11月号

钙钛矿太阳能电池达到商业化成熟的惊人速度正在振兴其研究团体，但同时也引起了其一些成员的关注，他们担心健康和安全标准可能不会像电池性能和筹款运动那样迅速发展。虽然一些研究人员帮助组装了第一条钙钛矿太阳能电池生产线，但其他人质疑大规模生产以铅为主要活性成分的技术的智慧。

健康危害

“钙钛矿太阳能电池中所用铅对健康的威胁非常严重，”瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的拉兹洛·佛罗（LászlóForró）教授说。“而且它在很大程度上仍然被科学界所忽略。”

2016年，Forró教授参加了一项细胞毒性研究，该研究表明钙钛矿太阳能电池中的铅颗粒会杀死神经元并改变活体皮肤细胞中的基因表达。他说，这些结果对毒理学家来说并不是什么新闻。

欧洲化学局（ECHA）警告说，铅的暴露会特别引起癌症，损害器官并伤害儿童。它还在其清单中包括32种含铅化合物，这些化合物是非常受关注的物质。

“铅是一种非常严重的毒药，这是毫无疑问的，”迈克尔·格拉茨（MichaelGrätzel）说，他是染料敏化太阳能电池和其他薄膜光伏技术的先驱。“钙钛矿材料的问题在于其铅化合物可溶于水。”与汽车电池中的铅不同，这种溶解度有助于金属渗入环境并污染生物。

研究人员和初创公司目前正在对钙钛矿太阳能电池的安全性进行测试。但是鉴于这项新兴技术中使用的分子配方和铅混合物种类繁多，因此任务艰巨。

参与由欧盟资助的FutureNanoNeeds项目的格雷特（Grätzel）说：“到目前为止，还没有追踪到多种形式的污染。”纳特需要评估纳米材料对生物的影响。“如果您通过口服摄入这些太阳能电池中的铅，如果它通过皮肤渗入，或者您将其吸入，会发生什么？”

比利时哈瑟尔特大学从事钙钛矿研究的物理学家伯特·康宁斯（Bert Conings）最近回顾了铅中毒的历史，其应用范围很广，从罗马帝国的管道工程到现代有毒涂料和汽油。他报告了健康和安全评估缺陷的清醒趋势。

他说：“人类犯了一次又一次将铅引入技术的错误。”“我们已经到了必须接受铅完全掺入任何东西的主意的地步。”

铅定律

2003年，欧盟通过了严格限制消费产品中铅使用的立法。欧洲的公共安全法规往往比世界其他地区更为严格，但铅污染也是美国，日本和中国立法者的敏感问题，全球制造商也倾向于符合欧盟标准继续在市场上销售。

但是，康宁指出，甚至欧盟也提供了几种产品来限制其铅的含量。结果，含有不希望的高浓度铅的材料仍然可以进入欧洲市场。截至2011年，光伏组件受益于一项此类豁免。

牛津大学教授，牛津光伏联合创始人亨利·斯奈思说：“如果法律保持不变，我们就不会认为将钙钛矿太阳能电池推向市场会遇到法律障碍。”他的公司正在德国哈弗尔河畔勃兰登堡装备其第一条商业规模生产线，并计划在2020年底前投产。

钙钛矿材料的稳定性及其在德国达姆施塔特工业大学和德国ForschungszentrumJülich的生物医学应用中的研究人员Michael Saliba解释说，这些豁免措施的存在是为了避免扼杀创新。对于可再生能源等工业部门而言，这一点尤其重要，因为在这些部门中进步可以为社会带来宝贵的利益。

他解释说：“很难确定使用水溶性铅的安全极限，而欧盟最终宁愿完全避免使用铅，但他们不想直接禁止使用这种铅。”“铅具有无法轻易替换的物理和化学特性。”

无可替代

近年来，研究人员试图用锡，锗，铋，锑，铜，锰和钛等金属代替钙钛矿太阳能电池中的铅。迄今为止，这些尝试仅实现了相对中等的能量转换效率。“基于锡的组合可以达到约11％的性能，”美国布朗大学开发无铅钙钛矿材料的教授Nitin Padture说。“铅的记录是25％。我们离那儿不远了。”


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