Исследователи купили на eBay мушкетные пули, которым несколько столетий, и превратили их в солнечные элементы

Исследователи из научно-исследовательского центра в Юлихе приобрели на eBay старинные мушкетные пули возрастом в несколько веков и использовали их для создания перовскитных фотоэлементов.

Для производства перовскитных солнечных элементов производителям требуется большое количество чрезвычайно чистого свинца. Однако добыча свинца наносит огромный ущерб окружающей среде и оказывает негативное токсическое воздействие на самих работников. В связи с этим немецкие исследователи предлагают получать необходимый материал из переработанного лома без ущерба для окружающей среды и участников этого процесса.

Хотя учёные могут создавать перовскит без использования свинца, до сих пор подобные структуры не достигали эффективности, сопоставимой с перовскитами на основе свинца. Как отмечает соавтор исследования, физик Иан Мариус Питерс, в перовскитных солнечных элементах используется высокочистый йодид свинца, однако сам свинец токсичен, а его добыча и переработка требуют значительных ресурсов.

Стандартные промышленные методы предусматривают растворение свинца в азотной кислоте, однако на практике это приводит к значительному загрязнению сточных вод. Поэтому исследователи решили пойти другим путем и расплавить старинные мушкетные пули с помощью электрических контактов. Они погрузили пули в жидкую ванну, содержавшую химический растворитель и раствор йода. Пропуская электрический ток через жидкость, они окислили металл и удалили примеси. Таким образом был получен ярко-жёлтый порошок, называемый йодидом свинца, с эффективностью 94%.

Даже после такой обработки порошок по-прежнему содержал мелкие частицы меди, серебра и цинка. Поскольку современные солнечные панели требуют элементов безупречной чистоты, исследователям пришлось растворить порошок в жидкости и постепенно повышать температуру. С повышением температуры чистые молекулы постепенно объединялись, образуя кристаллы высокой чистоты.

По мере роста этих кристаллов нежелательные металлические примеси физически удалялись, оставляя только чистый материал. Таким образом удалось получить продукт с уровнем чистоты 99,999%, что соответствует отраслевому стандарту.

Этот переработанный материал был использован для изготовления функциональных перовскитных солнечных элементов с эффективностью преобразование солнечного света в электричество 21%. Авторы исследования подчеркивают, что в настоящее время тяжелая промышленность выбрасывает до 40% всех свинцовых отходов. Только из электронных отходов в окружающую среду ежегодно попадают миллионы тонн этого токсичного металла.

По мнению исследователей, в будущем эти токсичные отходы никогда не будут выбрасываться. Данное исследование демонстрирует, что токсичные отходы, накапливавшиеся на протяжении многих лет, могут стать источником чистой энергии.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science 

Источник: ZME Science