Дослідники купили на eBay мушкетні кулі віком у кілька століть й перетворили їх на сонячні елементи

Дослідники з науково-дослідного центру у Юліху придбали на eBay старовинні мушкетні кулі віком у кілька століть й використали їх для створення перовськітних сонячних елементів.

Для виробництва перовськітних сонячних елементів виробникам необхідна велика кількість надзвичайно чистого свинцю. Однак видобуток свинцю завдає надзвичайної шкоди навколишньому середовищу й чинить негативний токсичний вплив на самих працівників. У зв’язку з цим німецькі дослідники пропонують отримання необхідного матеріалу з переробленого лому без шкоди навколишньому середовищу та учасникам цього процесу.

Хоча вчені можуть створювати перовськіт без використання свинцю, досі подібні структури не досягали ефективності, порівняної з перовськітами на основі свинцю. Як зазначає співавтор дослідження, фізик Іан Маріус Пітерс, перовськітні сонячні елементи використовують високочистий йодид свинцю, однак сам свинець токсичний, а його видобуток й переробка потребують значних ресурсів.

Стандартні промислові методи передбачають розчинення свинцю в азотній кислоті, однак на практиці це призводить до значного забруднення стічних вод. Тому дослідники вирішили піти іншим шляхом й розплавити старовинні мушкетні кулі за допомогою електричних контактів. Вони занурили кулі у рідку ванну, що містила хімічний розчинник та розчинений йод. Пропускаючи електричний струм через рідину, вони окиснили метал й видалили домішки. Таким чином був отриманий яскраво-жовтий порошок, який називається йодидом свинцю, з ефективністю 94%.

Навіть після такої обробки порошок все ще містив дрібні частинки міді, срібла та цинку. Оскільки сучасні сонячні панелі потребують елементів з бездоганною чистотою, дослідникам довелось розчинити порошок у рідині та поступово підвищувати температуру. Зі збільшенням температури чисті молекули поступово об’єднувались, утворюючи кристали високої частоти.

Зі зростанням цих кристалів небажані металічні домішки фізично видалялись, залишаючи лише чистий матеріал. Таким чином вдалось отримати продукт з рівнем чистоти 99,999%, що відповідає галузевому стандарту.

Цей перероблений матеріал був використаний для виготовлення функціональних перовськітних сонячних елементів з ефективністю перетворення сонячного світла на електрику у 21%. Автори дослідження підкреслюють, що важка промисловість наразі викидає до 40% всіх свинцевих відходів. Тільки від електронних відходів у навколишнє середовище щорічно потрапляють мільйони тонн цього токсичного металу.

На думку дослідників, у майбутньому ці токсичні відходи ніколи не будуть викидатись. Дане дослідження демонструє, що токсичні відходи, які накопичувались протягом багатьох років, можуть стати джерелом чистої енергії.

Результати дослідження опубліковані в журналі Cell Reports Physical Science 

Джерело: ZME Science