累積的硅光伏（PV）廢物突顯了在新興光伏技術(shù)商業(yè)化之前進(jìn)行廢物回收的重要性。鈣鈦礦光伏發(fā)電是一種前景廣闊的下一代技術(shù)，其中回收其報廢廢物可以減少有毒廢物并保留資源。

2025年2月12日，瑞典林雪平大學(xué)高峰、康奈爾大學(xué)尤峰崎在國際頂級期刊Nature發(fā)表題為《Aqueous-based recycling of perovskite photovoltaics》的研究論文，Xun Xiao為論文第一作者，高峰、尤峰崎為論文共同通訊作者。

高峰，瑞典林雪平大學(xué)教授，西湖大學(xué)訪問教授，瓦倫堡青年院士（Wallenburg Academy Fellow）（2017）。2004年和2007年在南京大學(xué)物理系獲得學(xué)士和碩士學(xué)位，2011年劍橋大學(xué)卡文迪許實驗室獲得博士學(xué)位。隨后加入瑞典林雪平大學(xué)，先后任職瑪麗居里博后研究員（2013）、助理教授（2015）、副教授（2017）和教授（2020）。

高峰教授的研究興趣為可溶液加工的光電器件及機(jī)理，主要基于有機(jī)和鈣鈦礦半導(dǎo)體材料。他作為通訊作者在Science、Nature、Nature Materials、Nature Photonics、Nature Energy、 Nature Electronics等期刊發(fā)表論文多篇。

尤峰崎，美國康奈爾大學(xué)終身講席教授，英國皇家化學(xué)會（FRSC）會士。曾就職于阿貢國家實驗室、美國西北大學(xué)，2016年加入康奈爾大學(xué)。

尤峰崎教授的科研方向涵蓋過程系統(tǒng)工程、計算與數(shù)據(jù)科學(xué)、工業(yè)智能、能源系統(tǒng)、環(huán)境科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域。近年來在Science、Nature Sustainability、Nature Communications、Science Advances等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)期刊論文300多篇。

在本文中，作者報道了一種基于綠色溶劑、低成本的全方位回收策略，用于從鈣鈦礦光伏廢物中回收所有有價值的成分。

研究人員開發(fā)了一種高效的基于水溶液的鈣鈦礦回收方法，該方法可以使退化的鈣鈦礦得到再生。

研究團(tuán)隊還進(jìn)一步擴(kuò)大了回收范圍，包括電荷傳輸層、基底、蓋玻璃和金屬電極。經(jīng)過反復(fù)的降解-再循環(huán)過程，回收設(shè)備與新設(shè)備相比顯示出相似的效率和穩(wěn)定性。

與垃圾填埋處理相比，這種全方位回收策略減少了96.6%的資源消耗和68.8%的人類毒性（癌癥影響）。通過回收利用，無論是公用事業(yè)規(guī)模還是住宅系統(tǒng)的平準(zhǔn)化電力成本也都有所降低。

本研究強(qiáng)調(diào)了將鈣鈦礦光伏用于全方位回收的獨特機(jī)會，并為可持續(xù)的鈣鈦礦太陽能經(jīng)濟(jì)鋪平了道路。

圖1：基于水溶液的鈣鈦礦回收方案

圖2：鈣鈦礦回收效果

圖3：全方位回收與多輪回收

圖4：生命周期評估（LCA）和經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果

綜上，本研究提出了一種基于綠色溶劑的低成本回收策略，用于從鈣鈦礦光伏（PV）廢物中回收所有有價值的成分。研究團(tuán)隊開發(fā)了一種高效的基于水的鈣鈦礦回收方法，能夠修復(fù)和重新利用退化的鈣鈦礦，并擴(kuò)大了回收范圍，包括電荷傳輸層、基底、蓋玻璃和金屬電極。

研究成功實現(xiàn)了從鈣鈦礦光伏廢物中幾乎完全恢復(fù)所有關(guān)鍵功能材料，包括空穴/電子傳輸層、鈣鈦礦層、ITO基底和蓋玻璃，且回收效率和純度高。經(jīng)過多次降解-再循環(huán)過程后，回收的設(shè)備顯示出與新設(shè)備相似的效率和穩(wěn)定性。此外，這種全方位的回收策略將資源消耗減少了96.6%，并將與鈣鈦礦光伏相關(guān)的人類毒性（癌癥效應(yīng)）影響減少了68.8%。

該研究不僅為鈣鈦礦光伏的可持續(xù)發(fā)展提供了一種全方位的回收解決方案，還通過減少資源消耗和毒性廢物，顯著降低了環(huán)境影響。此外，回收策略還降低了電力成本，為鈣鈦礦光伏的商業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展鋪平了道路。

這種全面的鈣鈦礦光伏回收方法為未來可持續(xù)和循環(huán)太陽能經(jīng)濟(jì)提供了獨特的機(jī)會，尤其是在其他光伏技術(shù)難以實現(xiàn)全方位回收的情況下。該方法有望在全球范圍內(nèi)推廣，特別是在資源有限和環(huán)境法規(guī)嚴(yán)格的地區(qū)，為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供支持。

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