此处显示的由钙钛矿制成的太阳能电池显示出作为制造太阳能电池板的一种节能、可扩展和更持久的方式的前景——并且可以回收以实现更大的可持续性。信用:丹尼斯·施罗德/国家可再生能源实验室将破旧的太阳能电池板扔进垃圾填埋场可能很快就会成为电子垃圾的历史。康奈尔大学领导的研究发表在6月24日的《自然可持续性》上，该研究称，为即将到来的新一代光伏太阳能电池设计回收策略——由金属卤化物钙钛矿制成，这是一种晶体材料家族，其结构类似于天然矿物钛酸钙——将为绿色产业增加更强的环境友好性。
工程学院能源系统工程教授罗克珊和迈克尔·扎克说，该论文显示了回收钙钛矿太阳能电池板的巨大好处，尽管它们仍处于商业开发阶段。
“当钙钛矿太阳能电池板达到使用寿命末期，我们该如何处理这类电子垃圾？”康奈尔·阿特金森可持续发展中心的研究员尤说。“这是一类新材料。通过适当回收，我们有可能减少它已经很低的碳足迹。
“当科学家设计太阳能电池时，他们关注的是性能，”尤说。"他们寻求了解能量转换效率和稳定性，而往往忽略了循环利用的设计."
去年，尤和他的实验室发现，包含全钙钛矿结构的太阳能电池板中的光伏晶片优于由最先进的晶体硅制成的光伏电池，钙钛矿硅串联电池——电池像煎饼一样堆叠以更好地吸收光——表现异常出色。
钙钛矿光伏晶片提供了比硅基太阳能电池板更快的初始能源投资回报，因为全钙钛矿太阳能电池在制造过程中消耗更少的能源。
康乃尔系统工程的博士生·田和剑桥大学的塞缪尔·斯特兰克合著的论文《钙钛矿光伏组件回收策略的生命周期评估》称，回收钙钛矿太阳能电池可以提高可持续性，因为回收的钙钛矿太阳能电池可以降低72.6%的一次能源消耗，减少71.2%的碳足迹。
“降低生产电池所需的能源表明能源回报和温室气体排放显著减少，”田说。
最好的回收钙钛矿电池结构可以看到大约一个月的能源回报时间，碳足迹低至每千瓦时产生13.4克二氧化碳当量输出。如果不进行回收，新钙钛矿太阳能电池的能源回收时间和碳足迹显示在70天到13个月的范围内，并且在其整个生命周期内产生27.5到158.0克的二氧化碳当量。
如今市场领先的硅光伏电池预计能源回收期为1.3至2.4年，初始碳足迹为每千瓦时产出22.1至38.1克二氧化碳当量排放。
“回收利用使钙钛矿胜过所有其他对手，”田说。
知情的州和联邦政策，以及回收基础设施发展战略，可以进一步减轻制造光伏太阳能电池的环境影响。
尤说:“一个有效的绿色钙钛矿太阳能电池板行业的真正价值可能取决于回收计划。”
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