Félvezető perovszkitok hatása a környezetre

The environmental impact of semiconductor perovskites

Abstract

ABSTRACT

This research investigates the environmental impact of semiconductor nanoparticles—specifically lead-containing perovskites—used in next-generation solar cells from multiple perspectives. Despite their high power conversion efficiency (~26%) and the rapid market development of this technology, concerns arise regarding the potential effects of future waste streams and the release of nanomaterials into the environment. CsPbI₃ and CsPbBr₃ nanomaterials were synthesized via solvothermal methods at 130 °C, 150 °C, and 180 °C and subsequently characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and diffuse reflectance spectroscopy (DRS). Ecotoxicological assessments included germination index, primary root length, lateral root number, and fresh biomass measurements in a model plant species, as well as direct inhibition and survival tests on Gram-negative and Gram-positive bacterial strains. Soil toxicological experiments were conducted on terrestrial isopods (Porcellio laevis) at three different concentrations to determine half-lethal doses (LD₅₀). Finally, human keratinocyte (HaCaT) cell line assays were performed to evaluate cell viability across a range of exposure concentrations.

Kivonat

Kutatásaink során, az újgenerációs napelemekben alkalmazott félvezető nanorészecskék, ólom tartalmú perovszkitok, környezetre való hatását vizsgáljuk több szempontból is. A jó teljesítmény-átalakítási hatásfok (~26%) és a technológia gyors piaci fejlődése mellett felmerül a kérdés, hogy a jövőben keletkező hulladék és a bennük található nanoanyagok, milyen hatást gyakorolnak majd a környezetre. A CsPbI₃ és CsPbBr₃  anyagok szolvotermális szintézisét (130 °C, 150 °C és 180 °C) az anyagtudományi jellemzés követte (XRD, SEM, DRS). Az ökotoxikológiai vizsgálatok során a modellnövény esetében vizsgáltuk a csírázási indexet, a főgyökér hosszát, az oldalgyökerek számát és a növények friss tömegét, emellett Gram-negatív és Gram-pozitív baktériumfajok esetében direkt inhibíció, valamint túlélőképesség vizsgálatára került sor. Talajtoxikológiai vizsgálatok esetében ászkarákok (Porcellio laevis) túlélését vizsgáltuk, 3 különböző koncentráción, a félletális dózist keresve. Humán keratinocita sejtvonalon (HaCaT) végzett vizsgálatok során pedig a viabilitást figyeltük meg különböző koncentrációnak való kitettség függvényében.