Nature：钙钛矿光伏器件回收！

米测MeLab

2025-03-06

研究背景

钙钛矿光伏（PVs）是下一代光伏技术之一，因其具有高效能和低成本的特点，逐渐应用于可持续能源生产等领域。与传统的硅光伏材料相比，钙钛矿光伏具有更高的光电转换效率和更低的生产成本，因此被视为具有广阔前景的替代方案。然而，钙钛矿光伏在商业化过程中也面临着一些问题，如废弃模块的环境污染和有毒废料的管理等。因此，如何有效回收钙钛矿光伏废料，减少资源消耗和环境影响，成为了当前亟待解决的挑战。

为了解决这一问题，瑞典林雪平大学高峰、康奈尔大学尤峰崎合作在“Nature”期刊上发表了题为“Aqueous-based recycling of perovskite photovoltaics”的最新论文。该团队设计了一种基于绿色溶剂的低成本整体回收策略，成功实现了钙钛矿光伏废料的高效回收。通过采用水基钙钛矿回收方法，研究人员能够将退化的钙钛矿材料修复并回收高纯度的钙钛矿晶体，回收效率达到了99.0 ± 0.4 wt%。此外，团队还成功恢复了光伏组件中的所有关键功能材料，包括孔/电子传输层、钙钛矿层、铟锡氧化物（ITO）基板和覆盖玻璃。

利用这一回收策略，研究团队显著提高了钙钛矿光伏器件的效率和稳定性，回收后的器件在性能上与新器件相当，表明该回收方法不仅有效减少了废弃物的环境负担，还能为钙钛矿光伏产业的可持续发展奠定基础。研究还显示，与传统的填埋处理方法相比，回收策略在减少资源消耗和人体毒性影响方面取得了显著成效。此外，该回收策略的应用有助于降低光伏系统的电力平准化成本，为住宅和公用事业系统的经济性提供了新的解决方案。该研究为钙钛矿光伏模块的整体回收提供了创新思路，为实现太阳能产业的可持续和循环经济开辟了新的路径。

研究亮点

1）实验首次提出了一种基于绿色溶剂的整体回收策略，成功实现了钙钛矿光伏废料的高效回收，恢复了钙钛矿光伏模块中的关键功能材料，包括孔/电子传输层、钙钛矿层、ITO基板和覆盖玻璃。该方法具有高回收效率和纯度。

2）实验通过使用水基溶液浸泡退化的钙钛矿材料，成功修复并回收高质量的钙钛矿晶体，实现了99.0 ± 0.4 wt%的回收效率。通过反复的退化-回收过程，回收后的钙钛矿模块在效率和稳定性方面与新器件相当，证明了该回收方法的有效性。

3）实验进一步展示了该回收策略可以显著减轻废弃钙钛矿光伏模块对环境的负担，特别是在人体毒性（癌症效应）和资源消耗方面的影响，同时还可以降低光伏系统的电力平准化成本。该回收方法对于实现可持续的钙钛矿光伏太阳能经济具有重要意义。

图文解读

图 1：基于水的钙钛矿回收解决方案

图 2：钙钛矿回收

图 3：整体和多轮回收

图3：生命周期评估（LCA）和经济分析结果

结论展望

本文整体回收策略的提出展示了通过绿色溶剂回收钙钛矿光伏模块中的关键材料，既能高效恢复钙钛矿层、传输层等功能材料，又能显著减少资源消耗和环境污染。特别是相比传统的填埋处理，回收方式在减少人体毒性和资源枯竭方面具有明显优势，为钙钛矿光伏的未来应用铺平了道路。其次，研究表明，多轮回收策略能有效降低平准化电力成本（LCOE），尤其在较短系统生命周期的情况下，回收策略表现出更为显著的经济优势，降低了对新原材料的需求，缓解了资源供应压力。这一成果不仅为钙钛矿光伏的商业化应用提供了绿色环保的解决方案，也为其他光伏技术的回收和循环利用提供了参考，推动了光伏行业向可持续、循环经济转型的步伐。未来，随着回收技术的进一步完善，钙钛矿光伏有望在环保、经济等多个维度上取得更大突破，促进清洁能源的普及应用。

原文详情

Xiao, X., Xu, N., Tian, X. et al. Aqueous-based recycling of perovskite photovoltaics. Nature (2025). 

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08408-7