目前，光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)快速發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)正逐漸成為全球電力市場的重要組成部分。其中，第三代光伏（PV）技術(shù)主要使用廉價(jià)、通用的材料，以取代傳統(tǒng)的活性材料，因此將進(jìn)一步降低成本、提高可擴(kuò)展性，并提高太陽能電池部署的靈活性。最近研究表明，環(huán)境熱點(diǎn)材料和工藝，如貴金屬和熱蒸發(fā)，在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）制造中仍很受歡迎，因?yàn)樗鼈儽阌谠趯?shí)驗(yàn)室中制備出PSCs原型。然而，這些材料和工藝可能會給擴(kuò)大規(guī)模和大規(guī)模商業(yè)化帶來技術(shù)或經(jīng)濟(jì)困難。當(dāng)在PSCs模塊的工業(yè)制造所用的材料或工藝步驟上不斷創(chuàng)新時(shí)，回收利用可以成為節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的有效途徑。生命周期評估（LCA）被廣泛用于系統(tǒng)地評估特定產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的環(huán)境影響。PSCs存在三種典型的報(bào)廢情況：回收、垃圾填埋和模塊故障以及隨后的意外釋放。其中，垃圾填埋處理考慮不周可能會導(dǎo)致材料和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)以及環(huán)境污染。因此，系統(tǒng)評估和突出PSCs回收相對于垃圾填埋場處置的優(yōu)勢是一個(gè)未滿足的需求。

在2021年6月24日，美國康奈爾大學(xué)Fengqi You教授（通訊作者）等人報(bào)道了他們通過對各種鈣鈦礦太陽能電池（PSC）架構(gòu)的從出生到報(bào)廢的生命周期評估（LCA），發(fā)現(xiàn)具有導(dǎo)電氧化物和高能耗加熱過程的基板是一次能源消耗、全球變暖潛勢和其他類型影響的最大貢獻(xiàn)者。因此，作者將重點(diǎn)放在這些材料和工藝上，擴(kuò)展到“cradle-to-cradle”的分析，并將回收作為報(bào)廢的場景。結(jié)果表明，循環(huán)利用策略可以使能源回收時(shí)間減少72.6%，溫室氣體排放因子減少71.2%。最佳的可回收模塊結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出極短的能源回收時(shí)間為0.09年，溫室氣體排放因子低至每千瓦時(shí)13.4 g CO₂當(dāng)量，因此其超越了所有其他競爭對手，包括市場領(lǐng)先的硅，每千瓦時(shí)1.3-2.4 年和22.1-38.1 g CO₂當(dāng)量。最后，作者使用敏感性分析來強(qiáng)調(diào)延長器件壽命的重要性，并且量化了由不成熟的制造工藝、不斷變化的操作條件和每個(gè)模塊的個(gè)體差異引起的不確定性的影響。

在文中，作者通過比較使用六種溶劑處理的PSCs從“cradle-to-grave”或“cradle-to-cradle”的LCA，研究了PSCs的器件架構(gòu)和回收策略。幾乎可以肯定，該行業(yè)將通過減少材料消耗和采用能源強(qiáng)度較低的加工步驟，繼續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)化用于規(guī)?；膶?shí)驗(yàn)室規(guī)模PSCs。因此，作者基于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算提供了保守的見解，并作為EPBT、溫室氣體排放和其他指標(biāo)的上限?；厥蘸头€(wěn)定性是提高PSCs可持續(xù)性的兩個(gè)重要且相互交織的起點(diǎn)。增強(qiáng)穩(wěn)定性可以減少回收工作的頻率，減輕因不成熟的回收操作而導(dǎo)致的能源強(qiáng)度。此外，更高的穩(wěn)定性降低了對剛性封裝的依賴，進(jìn)一步促進(jìn)了回收過程。通過同時(shí)考慮高穩(wěn)定性和增加回收工作，PSCs顯示出更加能源和環(huán)境可持續(xù)性的巨大潛力，為商業(yè)規(guī)模鈣鈦礦光伏的持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

Life cycle assessment of recycling strategies for perovskite photovoltaic modules. Nature Sustainability, 2021, DOI: 10.1038/s41893-021-00737-z.