最新Nature：聚焦钙钛矿回收技术

林雪平大学&西湖大学高峰、康奈尔大学尤峰崎研究团队通过水基回收技术、全组件循环策略及环境经济协同优化，为钙钛矿光伏的可持续发展提供了闭环解决方案，填补了新兴光伏技术商业化前回收体系的空白。日前，该研究成果以Aqueous-based recycling of perovskite photovoltaics为题发表于Nature。

研究成果主要创新点在于：

1. 水基钙钛矿回收技术
环保溶剂替代：开发了一种基于水溶液的钙钛矿回收方法，通过添加 NaOAc（醋酸钠）、NaI（碘化钠）、H₃PO₂（次磷酸） 三种低成本添加剂，解决了钙钛矿在水中的溶解度低、相纯度差及溶液稳定性不足的问题。
高效溶解与修复：醋酸根离子通过配位作用显著提高铅基钙钛矿（如 PbI₂）的溶解度（从 0.044 g/100 ml 提升至 44.31 g/100 ml），同时碘离子调控晶体相变（从 [PbI]⁻ 到 [PbI₃]⁻），次磷酸抑制碘离子氧化，确保溶液长期稳定。
原子效率高：回收效率达 99.0 ± 0.4 wt%，回收后的钙钛矿纯度达 99.9993%，器件效率恢复率超过 99%（与新材料相比）。

2. 全组件循环回收策略
全材料回收：首次实现对钙钛矿光伏组件中所有关键材料的回收，包括：
钙钛矿层（通过水基溶解再结晶）；
空穴传输层（spiro-OMeTAD）（使用绿色溶剂乙酯和乙醇回收，纯度 99.82%）；
金属电极（如金）（离心回收，效率保持 96.8%）；
基底（ITO 玻璃） 和 封装材料（EVA）（通过热处理剥离）。
多次循环验证：经过 5 轮降解-回收 后，器件效率仍达 21.8 ± 0.8%，稳定性（85℃/湿度 60%）与新材料相当（效率保留率 88%）。

3. 环境与经济效益显著
环境友好：相比填埋处理，资源消耗减少 96.6%，人类毒性（癌症效应）降低 68.8%；
全生命周期分析（LCA）显示，回收策略在所有环境指标（如生态毒性、富营养化）中优于硅基光伏。
成本降低：电力平准化成本（LCOE）下降 18.8%（公用系统）至 31.3%（住宅系统），尤其在短寿命（5 年）场景下优势更显著。

4. 技术通用性与工业化潜力
适用多种钙钛矿：成功应用于 MAPbI₃、FAPbI₃、混合阳离子钙钛矿 等体系，再生晶体质量与新材料一致（XRD、光致发光谱验证）。
工业化兼容：采用低温（80℃）处理、绿色溶剂及模块化工艺，与现有光伏生产线兼容，具备规模化应用前景。

图1：钙钛矿回收用水溶液

图2：对比全新与回收钙钛矿的XRD\光谱数据。

图3：整体和多轮循环方案

图4：生命周期评估和技术经济分析结果

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