林雪平大學(xué)&西湖大學(xué)高峰、最新康奈爾大學(xué)尤峰崎研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)水基回收技術(shù)、聚焦全組件循環(huán)策略及環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)同優(yōu)化，鈣鈦為鈣鈦礦光伏的收技術(shù)材可持續(xù)發(fā)展提供了閉環(huán)解決方案，填補(bǔ)了新興光伏技術(shù)商業(yè)化前回收體系的料牛空白。日前，最新該研究成果以Aqueous-based recycling of perovskite photovoltaics為題發(fā)表于Nature。聚焦

研究成果主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：

1. 水基鈣鈦礦回收技術(shù)
環(huán)保溶劑替代：開(kāi)發(fā)了一種基于水溶液的鈣鈦鈣鈦礦回收方法，通過(guò)添加 NaOAc（醋酸鈉）、收技術(shù)材NaI（碘化鈉）、料牛H?PO?（次磷酸） 三種低成本添加劑，最新解決了鈣鈦礦在水中的聚焦溶解度低、相純度差及溶液穩(wěn)定性不足的鈣鈦問(wèn)題。
高效溶解與修復(fù)：醋酸根離子通過(guò)配位作用顯著提高鉛基鈣鈦礦（如 PbI?）的收技術(shù)材溶解度（從 0.044 g/100 ml 提升至 44.31 g/100 ml），同時(shí)碘離子調(diào)控晶體相變（從 [PbI]? 到 [PbI?]?），料牛次磷酸抑制碘離子氧化，確保溶液長(zhǎng)期穩(wěn)定。
原子效率高：回收效率達(dá) 99.0 ± 0.4 wt%，回收后的鈣鈦礦純度達(dá) 99.9993%，器件效率恢復(fù)率超過(guò) 99%（與新材料相比）。

2. 全組件循環(huán)回收策略
全材料回收：首次實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦光伏組件中所有關(guān)鍵材料的回收，包括：
鈣鈦礦層（通過(guò)水基溶解再結(jié)晶）；
空穴傳輸層（spiro-OMeTAD）（使用綠色溶劑乙酯和乙醇回收，純度 99.82%）；
金屬電極（如金）（離心回收，效率保持 96.8%）；
基底（ITO 玻璃） 和 封裝材料（EVA）（通過(guò)熱處理剝離）。
多次循環(huán)驗(yàn)證：經(jīng)過(guò) 5 輪降解-回收 后，器件效率仍達(dá) 21.8 ± 0.8%，穩(wěn)定性（85℃/濕度 60%）與新材料相當(dāng)（效率保留率 88%）。

3. 環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益顯著
環(huán)境友好：相比填埋處理，資源消耗減少 96.6%，人類毒性（癌癥效應(yīng)）降低 68.8%；
全生命周期分析（LCA）顯示，回收策略在所有環(huán)境指標(biāo)（如生態(tài)毒性、富營(yíng)養(yǎng)化）中優(yōu)于硅基光伏。
成本降低：電力平準(zhǔn)化成本（LCOE）下降 18.8%（公用系統(tǒng)）至 31.3%（住宅系統(tǒng)），尤其在短壽命（5 年）場(chǎng)景下優(yōu)勢(shì)更顯著。

4. 技術(shù)通用性與工業(yè)化潛力
適用多種鈣鈦礦：成功應(yīng)用于 MAPbI?、FAPbI?、混合陽(yáng)離子鈣鈦礦 等體系，再生晶體質(zhì)量與新材料一致（XRD、光致發(fā)光譜驗(yàn)證）。
工業(yè)化兼容：采用低溫（80℃）處理、綠色溶劑及模塊化工藝，與現(xiàn)有光伏生產(chǎn)線兼容，具備規(guī)模化應(yīng)用前景。

圖1：鈣鈦礦回收用水溶液

圖2：對(duì)比全新與回收鈣鈦礦的XRD\光譜數(shù)據(jù)。

圖3：整體和多輪循環(huán)方案

圖4：生命周期評(píng)估和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08408-7