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来源:研之成理收集编辑:王照奎课题组
通讯单位:苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM)论文DOI:10.1002/aenm.202204144本综述根据体内动物研究的结果,认为钙钛矿太阳能电池中的铅暴露可能超过人体所能承受的最大浓度。因此,本综述介绍了一些减少铅泄漏的方法。此外,为了从根本上解决这一问题,并在未来升级绿色能源,归纳并总结了一系列综合回收策略。近年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)发展迅速,其最高功率转换效率(PCE)已达到25.7%。然而,为了实现PSCs的大规模市场应用,必须考虑器件中重金属铅的毒性。这一问题一直是阻碍其进一步进入市场的重要原因。为了解决这个问题,首先尝试了元素替代。我们尝试使用低毒性材料,如锡、银、铋来代替铅,不幸的是,到目前为止,铅替代品的表现并不令人满意。因此,铅目前在高性能钙钛矿光伏中是不可替代的。有必要深入了解和研究铅对人体的危害。因此,对铅进行专业和严格的生物毒理学分析至关重要。应该强调,避开剂量谈论毒性是没有意义的。因此,我们专门分析了主流钙钛矿太阳能电池板中的铅面积密度含量。然后在剂量确定的前提下,对铅中毒的严重程度进行了详细分析。PSCs降解后,首先溶解在水中或迁移到土壤中,然后通过不同途径进入人体,导致铅中毒。当铅侵入人体时,它首先进入血液并与血细胞结合,导致血铅浓度升高。1994年,世界儿科大会已经通过,只要儿童的血铅水平超过100μg/L,就被诊断为儿童铅中毒。如果血铅超过200μg/L,则为成人中度铅中毒。由于血铅浓度是衡量铅中毒程度的重要标准,因此有必要限制总铅含量不超过用户人群的血铅阈值。通过生物毒理学分析,明确了铅的毒性,应重视和预防铅的毒性。在以前的工作中,已经有一些简单有效的策略来防止或减少铅泄漏,例如树脂保护层、自修复聚合物封装和超疏水表面。尽管这些方法可以抑制铅泄漏,但如果钙钛矿光伏器件报废后没有专业有效的回收策略,铅仍然会泄漏到环境中。因此,钙钛矿器件的铅可持续回收是钙钛矿光伏器件的一个重要方面。对PSCs的研究不能局限于设备的“诞生”,而忽略了其不可避免的最终目的地“死亡”。现有的铅可持续回收策略包括有机胺物质的溶解重结晶、氨提取铅离子和综合回收策略等。本综述详细分析了PSCs中铅的毒性以及相应的处置和回收策略。这些研究为钙钛矿光伏产品安全进入市场,为环境绿色能源的转型和升级做出了重要贡献。详细的铅毒性分析以及深入的防治铅泄漏和回收策略的总结(附逻辑图)。2011-2012年,日本富山大学工学部,VBL博士后;2012-2017年,苏州大学功能纳米与软物质研究院,副教授;2012-2013年,日本富山大学工学部,日本学术振兴会(JSPS)外国人特别研究员;2017年-至今,苏州大学功能纳米与软物质研究院,教授;2018-2019年,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)杨阳教授课题组访问学者;曾获“国家优秀自费留学生奖学金”、“富山大学校长奖”、“JSPS外国人研究员特别奖励费”、“江苏省自然科学优秀青年基金”、“教育部高等学校科学研究优秀成果奖技术发明奖二等奖”、“中国产学研合作创新成果二等奖”、“中国电子学会科学技术奖技术发明二等奖”、江苏省“333高层次人才培养工程”、“苏州大学建设银行奖教金一等奖”、“苏州大学青年教师课堂教学竞赛奖”、“苏州大学仲英学者”等荣誉奖励。主要围绕钙钛矿半导体光电器件与物理,开展有钙钛矿太阳能电池(PV)和发光二极管(LED)的研究工作,主要包括:(1)钙钛矿半导体器件:钙钛矿薄膜的低成本成膜工艺、晶化动力学调控,以及高性能钙钛矿PV和LED的器件工艺与制备;(2)钙钛矿半导体物理:钙钛矿半导体材料与器件的基础物性分析、界面物理、载流子输运过程以及缺陷机制与钝化策略研究。近年来围绕钙钛矿太阳能电池(PV)和发光二极管(LED)的表界面调控和器件物理开展了创新性研究工作。在薄膜的晶化控制、表界面形貌调控以及高性能器件的应用制备方面取得了一系列创新性研究成果。以第一作者/通讯作者在Science(1篇)、Joule (1篇) 、Matter (1篇) 、Sci. Bullet. (1篇) 、eScience (1篇) 、Adv. Mater.(11篇)、J. Am. Chem. Soc.(4篇)、Adv. Energy Mater.(9篇)、Adv. Funct. Mater.(7篇)、Nano Lett.(2篇)、ACS Nano(2篇)、Appl. Phys. Lett.(20篇)等发表论文150余篇,论文被引用8600余次,H-index = 52 (Google Scholar)。已获授权发明专利26项,技术转让1项。主持和参与国家自然科学基金青年/面上/集成项目、江苏省自然基金青年/优秀青年项目、国家重点专项基金等10余项。本研究方向热忱欢迎有志从事科研工作的本科生、研究生到课题组学习工作。具体招生方向包括物理(凝聚态物理、电子工程、光学等)、材料学以及纳米专业的学生。更多科研作图、软件使用、表征分析、SCI 写作、名师介绍等干货知识请进入后台自主查询。