Naučnici iz Skolteha i drugih istraživačkih centara sistematski su proučavali toksičnost materijala koji se koriste u solarnim ćelijama od perovskita. Oni zaključuju da, kada se prevaziđu preostale tehnološke prepreke, masovna proizvodnja ove potencijalno jeftine i efikasne alternative fotonaponskim uređajima na bazi silicijuma ne bi trebalo da prouzrokuje značajne rizike po životnu sredinu i zdravstvene opasnosti. Objavljeno u Solar Energi Materials and Solar Cell, studija skreće pažnju na komponente perovskita osim olova, što sugeriše da bi toksičnost metala, u poređenju, mogla biti precenjena.
Perovskite solarne ćelije su veoma obećavajuća fotonaponska tehnologija, koja bi mogla da pruži održivu alternativu fosilnim gorivima. Sa najvećom zabeleženom efikasnošću konverzije energije od 25,7%, perovskitne solarne ćelije su gotovo izjednačile performanse sa svojim kolegama na bazi kristalnog silicijuma, koji drže trenutni rekord. Potencijal nove tehnologije da dostigne još veću efikasnost, a možda i veoma niske troškove proizvodnje, podstiče istraživanja koja nastoje da se pozabave njenim preostalim nedostacima.
Tri problema ometaju široko usvajanje fotonaponskih uređaja na bazi perovskita. Od sada, tehnologiju je teško proširiti zbog teškoća deponovanja perovskita — materijala koji sakuplja svetlost — u ravnomernom sloju koji obuhvata veliku površinu. Takođe, perovskiti su nestabilni i potrebno ih je zaštititi providnim polimerima. Kada se ova zaštita pogorša, perovskit se razlaže u supstance koje mogu predstavljati rizik za životnu sredinu i zdravlje ljudi.
Poslednje pitanje — toksičnost materijala — bilo je u fokusu istraživanja dr Skoltech-a. student Margarita Četirkina i njeni koautori iz Istraživačkog centra za medicinsku genetiku i Saveznog istraživačkog centra za probleme hemijske fizike i medicinske hemije RAN. Njihova studija je uključivala eksperimente i na kulturama ljudskih ćelija (in vitro) i na miševima (in vivo).
Prva faza eksperimenta uključivala je ćelije vezivnog tkiva zvane fibroblasti i glijalne ćelije nervnog sistema. „Razmotrili smo u kojoj meri je dodavanje svake od šest supstanci povezanih sa perovskitom u ćelijsku kulturu uticalo na njen rast: koji je procenat ćelija umro tokom tri dana“, rekla je Četirkina. „Prethodne studije nisu pružile podatke koji bi omogućili direktna poređenja ovih hemikalija u smislu njihove toksičnosti.
Može se videti da se perovskit sastoji od dva glavna sastojka: olova, kalaja ili bizmut jodida s jedne strane i metilamonijuma, formamidinijuma ili cezijum jodida sa druge. U testovima ćelija, bizmut jodid je pokazao najmanju toksičnost u prvoj grupi. Cezijum i formamidinijum jodidi su imali manje štetnog dejstva na ćelije od metilamonijum jodida.
„Kada smo nastavili testove na miševima, ovog puta fokusirajući se na tri jedinjenja — metilamonijum, formamidinijum i olovo jodide — desilo se nešto neočekivano“, rekla je Četirkina. „Toksičnost olova je dobro utvrđena, ali se ispostavilo da u živom organizmu relativno niska rastvorljivost olovnog jodida čini tu supstancu manje biološki dostupnom. Pokazalo se da je metilamonijum najotrovniji od tri, u potpunoj suprotnosti sa rezultatima. eksperimenata na ćelijama.“
Drugim rečima, sigurno je loše ako se desi da progutate opasnu supstancu, ali ključni faktor je koliko te supstance završi u krvotoku, a rastvorljivost u velikoj meri utiče na to. Eksperiment na miševima pokazuje da, ako se biodostupnost propisno uzme u obzir, odjednom bi mnogo zlonamerno olovo moglo predstavljati manje zdravstvenih rizika od organskih komponenti solarnih ćelija perovskita, posebno metilamonijum jodida.
Autori studije takođe tvrde da će čak i u hipotetičkom svetu gde su perovskitne solarne ćelije u potpunosti ukinule svoje kolege zasnovane na silicijumu, udeo fotonaponske industrije u globalnoj potrošnji olova biti prilično skromnih 4% – što je ekvivalentno tome kako mnogo olova ide u kozmetičke proizvode.
„Vidimo ohrabrujući trend u razvoju perovskitnih solarnih ćelija. I iako postoje prepreke koje čine da rasprostranjena primena ove uzbudljive tehnologije trenutno nije izvodljiva, čini se da bi se to moglo promeniti prilično brzo“, dodala je Četirkina.
