铅 / 碘一体化管控策略赋能钙钛矿太阳能组件绿色可持续发展

主要内容

有毒铅离子（Pb2+）与挥发性碘物种的泄漏所引发的环境危害，仍是制约钙钛矿太阳能组件规模化商业化进程的核心瓶颈。针对这一关键问题，兰州大学曹靖和林雪平大学高峰等人联合开展研究，提出一套全面高效的“防护-回收”一体化解决方案——通过引入卟啉包覆磷钙矿石（WH&Por）纳米颗粒作为铅、碘双功能捕获剂，系统性解决钙钛矿光伏技术面临的环境隐患。

该方案的核心在于WH&Por材料的双功能协同作用：材料表面键合的卟啉组分可高效捕获碘单质，吸附容量达0.2gg−1；磷钙矿石基体则能高效吸附Pb2+，吸附容量为1.96gg−1。这种协同作用可在钙钛矿器件全生命周期内构建起一体化的污染物阻隔屏障，显著降低器件遭受机械破损时有害物种的泄漏风险。实验验证表明，在面积为12.63cm²的钙钛矿组件中，仅需集成负载量为0.25mg/cm²的WH&Por纳米颗粒吸附层，即可显著减少甚至完全阻断铅与碘的泄漏，展现出优异的环境安全保障性能。

同时，研究团队开发的分步半闭环回收工艺可实现高价值钙钛矿材料的高效回收：从钙钛矿废弃器件中回收高纯度PbI₂的回收率高达96.9%，处理后废液中的Pb2+残留量低于10ppb，完全满足欧盟《饮用水指令》（98/83/EC）的严格限值要求。采用回收所得PbI₂重新制备的器件，其光伏性能与原始器件基本持平，这充分证实该策略在提升钙钛矿光伏技术环境兼容性与经济可持续性方面的可行性与有效性。

该技术方案为钙钛矿光伏器件的安全回收及商业化长期应用提供了极具前景的技术路径，不仅有效破解了钙钛矿光伏领域面临的关键环境挑战，也为推动钙钛矿光伏技术的绿色可持续发展奠定了重要基础。

文献信息

IntegratedLead/IodineManagementforSustainablePerovskiteSolarModules

Guo-BinXiao,NianshengXu,Zhen-YangSuo,SibeiMai,DandanHu,FengGao,JingCao

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202518752