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汽車高效鈣鈦礦太陽能電池的回收

有機鉛鹵化物鈣鈦礦太陽能電池作為一種新的大規(guī)模且成本具有競爭力的光電技術(shù)顯示出了巨大潛力，在其發(fā)展中，功率轉(zhuǎn)換效率已超過15%～19%，因此鈣鈦礦材料在太陽能光伏發(fā)電的研究中受到極大關(guān)注。然而，鈣鈦礦太陽能電池的制造引發(fā)了鉛礦石原料生產(chǎn)過剩的環(huán)境問題。介紹了通過汽車電池的再利用制造高效鈣鈦礦太陽能電池的環(huán)保過程，避免了有毒電池材料的處理,并為高效鈣鈦礦太陽能電池提供了可選擇的現(xiàn)成的鉛來源。使用來源于回收的電池材料和來源于高純度商業(yè)試劑組裝的鈣鈦礦薄膜，顯示出相同的材料特性（即結(jié)晶度、形態(tài)、光吸收和發(fā)光性能）和光伏特性（即光電參數(shù)和電子復(fù)合抗性），表明回收的汽車電池對于生產(chǎn)鈣鈦礦太陽能電池的實際可行性。

介紹一種環(huán)保的合成方法回收汽車電池，以制造高效鈣鈦礦太陽能電池。汽車電池的陽極和陰極均可以作為碘化鉛鈣鈦礦材料合成的材料來源。相比傳統(tǒng)鉛提取過程，利用回收電池材料的合成方法在較低溫度（600℃）下進行，不會向環(huán)境中排放有害的鉛蒸汽/灰塵和CO2。由汽車電池和高純度試劑合成的碘化鉛鈣鈦礦材料顯示出相同的材料特性。通過每種途徑合成的鈣鈦礦太陽能電池的光伏特性相同，說明設(shè)備質(zhì)量不受源于二手汽車電池的材料影響。EIS測量指出，每種設(shè)備類型顯示相同的電子復(fù)合抗性，表明碘化鉛鈣鈦礦的電子傳輸特性相同。經(jīng)濟分析表明，單個鉛酸電池可以提供足夠的鉛材料制造709m2鈣鈦礦太陽能電池，為美國內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯30.2個住宅單位提供最充足的電力。通過這些技術(shù)可以尋找鈣鈦礦太陽能電池中鉛的替代材料。希望環(huán)保的制造過程不僅可以廣泛應(yīng)用到鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)，還能廣泛應(yīng)用到其它方面（如鉛硫化物（PbS）量子點太陽能電池、鋯鈦酸鉛（PZT）壓電設(shè)備等）。

刊名：Energy & Environmental Science（英）

刊期：2014年第7期

作者：Po-Yen Chen et al

編譯：王欣欣