一步法回收柔性钙钛矿电池中有毒铅与贵金属,实现闭环循环利用

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一步法从柔性钙钛矿太阳能电池中回收有毒铅

金泽大学研究团队提出了一种一步回收方法,可从柔性钙钛矿太阳能电池中高效回收有毒铅(Pb),同时回收包括金(Au)和铟(In)在内的贵重金属,为太阳能技术的可持续发展提供支持。

高效回收有毒铅与贵金属

该方法由金泽大学副教授 Md. Shahiduzzaman 与教授 Tetsuya Taima 共同主导,并与教授 Katsuhiro Maeda 和教授 Hiroshi Hasegawa 合作完成。研究团队针对报废的柔性钙钛矿太阳能电池,开发出一步回收工艺,可实现对有毒铅的高效回收(回收率达 99.7%),同时回收金和铟等贵重金属。

这一环保工艺在减少环境风险的同时,有助于节约关键资源,为下一代钙钛矿太阳能技术的可持续商业化奠定基础。相关成果已发表在期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上。

钙钛矿太阳能电池的机遇与隐忧

钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高光电转换效率、重量轻、可弯曲以及具备潜在低成本制造等优势,被视为新一代光伏技术的重要候选。它们在可穿戴电子、便携式电源以及建筑一体化光伏等场景中具有广阔应用前景。

然而,随着钙钛矿太阳能电池逐步接近商业化,报废组件的处理与回收问题日益凸显。与传统硅基太阳能电池不同,含铅钙钛矿器件虽然在性能上表现优异,却依赖有毒铅元素,一旦废弃物管理不当,可能带来严重的环境风险。

此外,钙钛矿太阳能电池中还包含金(Au)、铟(In)等贵重金属,这些都是现代电子与能源技术中不可或缺的关键资源。因此,如何在降低环境负担的同时回收这些金属,成为推动该技术可持续发展的关键环节。

低浓度酸处理与选择性吸附的组合工艺

为应对上述挑战,研究团队设计了一种结合低浓度酸处理与选择性吸附、分离步骤的回收策略。通过这一工艺,可从报废柔性钙钛矿太阳能电池中高效分离并回收有毒铅及贵重金属。

“我们的目标是开发一种实用的回收方案,不仅能回收有毒铅,还能从报废的柔性钙钛矿太阳能电池和组件中回收包括金和铟在内的贵重金属。”通讯作者、金泽大学副教授 Shahiduzzaman 表示。

在该方法下,研究人员在溶液中实现了金 91.6%、铅 99.7%、铟 100% 的回收效率。该工艺适用于新制备和已退化的器件,并尽量减少二次废物的产生,具备向大规模回收应用扩展的潜力。

支撑钙钛矿光伏的循环经济

“随着钙钛矿太阳能电池逐步迈向大规模商业化,回收技术的重要性将不断提升。”Taima 教授指出,“我们的研究为下一代钙钛矿太阳能技术构建循环经济提供了一条可行路径。”

研究团队认为,将高效回收系统与未来钙钛矿太阳能电池的生产流程相结合,有望在降低环境风险的同时,提高关键资源利用效率,加速钙钛矿太阳能技术在全球范围内的可持续推广与应用。


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