Свинец оказался не самым опасным компонентом солнечных перовскитных батарей

Перовскитные солнечные батареи — перспективная технология производства солнечной энергии, которая может способствовать развитию возобновляемой энергетики и как минимум частичному отказу от ископаемых видов топлива. По эффективности преобразования световой энергии перовскитные батареи (25,7%) уже почти сравнялись с элементами на основе кристаллического кремния, которым принадлежит текущий рекорд — 26,7%. По предварительным прогнозам, перовскиты могут обойти кремний. К тому же, в массовом производстве они были бы значительно дешевле, поэтому ученые стремятся преодолеть оставшиеся препятствия.

Широкому внедрению перовскитной фотовольтаики мешают три ограничения. Во-первых, пока нет технологии нанесения ровного слоя перовскита — улавливающего солнечный свет материала — достаточно большой площади. Во-вторых, перовскиты неустойчивы и требуют дополнительного прозрачного защитного полимерного слоя, который выполняет роль капсулы и не позволяет элементам батарейки деградировать. В-третьих, если целостность этого слоя нарушается, например на свалке, перовскит распадается на вещества, которые могут причинять вред здоровью человека и окружающей среде. В частности, большое беспокойство специалистов вызывают токсичные галогениды свинца, выполняющие светопоглощающую функцию, и идут активные поиски более безопасных аналогов. Вместе с тем, до сих пор не проводилось сравнительное исследование эффектов, вызываемых различными галогенидами металлов (свинца, олова и висмута), а также органическими аналогами перовскитов (например, галогенидами метиламмония и формамидиния).

В своей новой работе ученые из Сколтеха, Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН решили восполнить этот пробел и исследовали токсичность веществ из перовскитных солнечных батарей на клеточных культурах (нейронах и фибробластах) и на мышах.

Биоэффекты йодида метиламмония оказались аналогичны биоэффектам йодида свинца в моделях in vitro, а йодид олова примерно в десять раз менее токсичен, чем йодид свинца. Эксперименты на животных показали, что йодиды метиламмония и формамидиния в три раза более токсичны, чем йодид свинца в пересчете на полулетальную дозу.

«Хорошо известно, что свинец токсичен, но сравнительно низкая растворимость делает его менее биологически доступным в форме йодида, и приводит к тому, что непосредственно в живом организме из протестированной тройки веществ наиболее токсичным оказывается метиламмоний, что совершенно не соотносится с результатами экспериментов на клетках», — рассказала первый автор работы Маргарита Четыркина, аспирантка Сколтеха.

Как правило, входной точкой в организм для вредного вещества служит пищеварительная система, но крайне важно то, какая его часть в итоге попадет в кровоток, и здесь большую роль играет растворимость и биодоступность. Таким образом, именно их нужно учитывать при анализе негативных эффектов от новых «зеленых» технологий.