Het ontwikkelen van efficiënte zonnecellen zonder lood als een belangrijk onderdeel blijft een "formidabele wetenschappelijke uitdaging, " volgens een recensie in het tijdschrift Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen .

Zonnecellen gemaakt van perovskieten, een verzameling verbindingen met een bepaalde kristalstructuur, hebben zich snel ontwikkeld als een goedkoper alternatief voor silicium zonnecellen. Echter, op perovskiet gebaseerde zonnecellen (PSC's) zijn nog verre van industriële toepassing als schone hernieuwbare energiebron. Een groot nadeel is dat ze meestal lood bevatten als het primaire materiaal dat zonlicht absorbeert voor omzetting in elektriciteit.

Loodvervuiling kan leiden tot milieuschade op de lange termijn vanwege de hoge toxiciteit en de lange afbraaktijd. Lood vormt ook een ernstige bedreiging voor de menselijke gezondheid, schadelijk zijn voor het zenuwstelsel en de voortplantingsorganen. Silicium zonnepanelen kunnen sporen van lood bevatten in het glas dat de actieve componenten van de cellen omhult, maar het is onoplosbaar. In tegenstelling tot, perovskietverbindingen lossen gemakkelijk op in water, wat betekent dat regen of vochtigheid lood in de omgeving kan afgeven. Het risico is het grootst bij de productie en verwijdering van zonnecellen. Ook, als zonnepanelen beschadigd raken terwijl ze nog in gebruik zijn, zeg maar op het dak van een huis of school, regen kan leiden van het gebouw en in de omliggende tuin of speeltuin.

Onlangs, onderzoekers hebben onderzoek gedaan naar het vervangen van lood in PSC's door andere elementen, inclusief blik, germanium, bismut, antimoon, koper en mangaan. Hong Lin, een toegepast chemicus aan de Tsinghua University in China, en collega's hebben de voortgang van loodvrije PSC's beoordeeld om een ​​belangrijke vraag te stellen:is het mogelijk om lood in PSC's volledig te vervangen door minder giftige elementen zonder de efficiëntie en stabiliteit in gevaar te brengen?

Op lood gebaseerde PSC's hebben een efficiëntie van 22,7 procent bereikt voor het omzetten van zonlicht in elektriciteit in laboratoriumtests, waardoor ze dicht bij de 25 procent efficiëntie van siliciumzonnecellen van onderzoekskwaliteit komen. Commerciële siliciumzonnecellen variëren meestal tussen 15 en 22 procent.

Momenteel, de beste loodvrije PSC's hebben een efficiëntie van ongeveer 6 procent, die te laag is voor industriële toepassingen; maar de efficiëntie kan oplopen tot 17 procent wanneer lood gedeeltelijk wordt vervangen. Op tin gebaseerde PSC's laten de meest veelbelovende energieconversie-efficiëntie zien. Tin heeft veel eigenschappen die het geschikt maken als loodvervanger. Bijvoorbeeld, het heeft een vergelijkbare buitenste elektronenschilstructuur om te leiden, maar heeft een kleinere ionische straal, wat betekent dat het soortgelijke bindingen kan vormen zonder de kristalroosterstructuur te verstoren. Er zijn verschillende op tin gebaseerde PSC's getest, het combineren van tin met elementen zoals cesium om moleculen te vormen met unieke eigenschappen.

Er moet nog veel werk worden verzet om de efficiëntie en stabiliteit van PSC te verhogen, en om methoden voor massaproductie te verbeteren. Maar, gezien het feit dat het veld jong is en de vooruitgang snel is gegaan, Lin en haar collega's zijn optimistisch dat "lead can, en moet, volledig worden vervangen door niet-giftige elementen."