Китайские и американские химики научились предотвращать вымывание свинца из перовскитных солнечных элементов. Предложенное ими покрытие из металл-органических каркасных структур защищает солнечный элемент от влаги и кислорода, а тиольные группы в его составе эффективно связывают свинец, не позволяя ему вымываться с дождевой водой.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

В 2018 году солнечные элементы на основе смешанных галогенидов свинца со структурой перовскита достигли эффективности 25,2 процента, а в начале 2020 года тандемы кремний-перовскит преодолели порог в 29 процентов эффективности. Таких эффективностей уже достаточно для выхода на рынок, поэтому сейчас ученые сосредоточились на улучшении стабильности перовскитных солнечных элементов.

Пока что в этом параметре новые элементы заметно уступают традиционным — если, к примеру, кремниевые солнечные элементы могут проработать несколько десятков лет, перовскиты пока что преодолели только порог в один год.

Еще одна проблема перовскитных солнечных элементов — потенциальная возможность утечки токсичного свинца. Верхнее прозрачное покрытие таких элементов изготавливают из стекла, оно может повредиться и оставить перовскитные материалы без защиты от дождя и влаги. В этом случае небольшие количества свинца могут попасть в почву — хотя растворимость перовскитов и продуктов их распада мала (произведение растворимости в воде порядка 10–8), в избытке дождевой воды они могут постепенно растворяться и вымываться из солнечного элемента.

Китайские и американские ученые под руководством Алекса Йена (Alex K.-Y. Jen) из Городского университета Гонконга попробовали решить две проблемы одновременно: повысить стабильность солнечного элемента и предотвратить утечку соединений свинца.