卤化物钙钛矿中铅离子的环境影响

卤素钙钛矿是当前太阳能电池、发光二级管、传感器等领域的研究热点，其中性能优异且稳定的钙钛矿太阳能电池常使用含铅化合物作为其吸收剂/光敏剂。值得注意的是，此类铅化合物（无机或有机）均为水溶性，在环境中呈自由态，容易被植物吸收而进入食物链，从而影响生命健康。然而，对于组件中的金属离子进入环境后，将对植物产生怎样的影响，仍然缺乏系统的研究及详细的数据支撑。

有鉴于此，福州大学化学学院魏明灯教授和Antonio Abate教授团队以盆栽实验模拟了卤素钙钛矿太阳能电池组件进入土壤后，对几种典型植物（薄荷、辣椒、白菜）种子萌发及生长的影响，研究发现电池组件中浸出的铅离子进入土壤后，因被植物所吸收而进入食物链，相对于其他人类活动带入环境中的铅，其迁移性要高10倍以上（图1）。而作为铅的替代选择，含锡卤素钙钛矿太阳能电池组件的环境风险较小，也更加安全。因此，在当前钙钛矿研究的热潮中，应当加强对钙钛矿电池组件的风险管控，制定更加严格的处理处置标准，并呼吁选择惰性相对更高的金属以替代前期研究所使用的铅离子，降低对环境风险，提升太阳能电池的环境安全性。

图1 （a）植物在不同土壤中对钙钛矿材料中金属离子的吸收实验示意图；（b）薄荷种植在自然土壤中，作为参考实验；（c）：薄荷种植在铅基钙钛矿材料污染的土壤中，薄荷的根系发黑腐烂，部分植株死亡，为典型的植株铅中毒实验；并且植株中铅含量巨高（我国对食品的铅含量最高值为5.0 mg/Kg）。

这一成果近期发表在Nat. Commun.上，第一作者为福州大学的博士后厉军明，通讯作者是福州大学的魏明灯教授。

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Biological impact of lead from halide perovskites reveals the risk of introducing a safe threshold

Junming Li, Hai-Lei Cao, Wen-Bin Jiao, Qiong Wang, Mingdeng Wei, Irene Cantone, Jian Lü, Antonio Abate

Nat. Commun., 2020, 11, 310, DOI: 10.1038/s41467-019-13910-y

导师介绍

魏明灯

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