新一代太陽能電池：水基方法實現完全回收再利用

在《自然》期刊發表的一項研究中，林雪平大學的研究人員開發出一種方法，能夠在不使用對環境有害溶劑的情況下，反覆回收太陽能電池的所有部件。回收後的太陽能電池，其效率與原始電池相同。這種太陽能電池由鈣鈦礦製成，且主要溶劑是水。

隨著人工智慧的發展以及向電動交通的轉型等因素，預計未來幾年電力使用量將大幅增加。為了使這種轉變不會加劇氣候變化，不同的可再生能源需要共同發揮作用。長期以來，太陽能一直被認為具有巨大的潛力，基於矽的太陽能面板已經在市場上銷售超過30年。然而，第一代矽太陽能面板已接近其使用壽命的尾聲，這也引發了一個始料未及的問題。

林雪平大學物理、化學和生物學系（IFM）的博士後荀曉表示：「目前沒有有效的技術來處理矽面板的廢棄物。這就是為什麼舊的太陽能面板最終只能被填埋。大量的電子垃圾堆積如山，卻無從處理。」該系的光電子學教授高峰補充道：「在開發新興太陽能電池技術時，我們需要將回收再利用納入考量。如果我們不知道如何回收它們，或許根本就不應該將它們推向市場。」

下一代太陽能電池最有前景的技術之一就是鈣鈦礦太陽能電池。它們不僅相對便宜且易於製造，還具有輕質、靈活和透明的特性。得益於這些特性，鈣鈦礦太陽能電池可以安裝在許多不同的表面上，甚至可以安裝在窗戶上。此外，它們能夠將高達25%的太陽能轉化為電能，這與如今的矽太陽能電池相當。

林雪平大學的研究人員開發出一種方法，能夠在不使用對環境有害溶劑的情況下，反覆回收鈣鈦礦太陽能電池的所有部件。該校博士後許念生表示：「現在有很多公司希望將鈣鈦礦太陽能電池推向市場，但我們希望避免產生另一堆垃圾填埋場。在這個項目中，我們開發出一種方法，能讓所有部件在不影響新電池性能的前提下，重新用於製造新的鈣鈦礦太陽能電池。」

然而，考慮到目前鈣鈦礦太陽能電池的使用壽命比矽太陽能電池短，高效且環保地回收鈣鈦礦太陽能電池就顯得尤為重要。鈣鈦礦太陽能電池中還含有少量對高轉化效率至關重要的鉛，這也對有效的回收過程提出了很高的要求。此外，世界上大部分地區都有法律要求生產商以可持續的方式收集和回收使用壽命結束的太陽能電池。

目前已經有拆解鈣鈦礦太陽能電池的方法，大多涉及使用一種名為二甲基甲醯胺的物質，它是油漆溶劑中的常見成分。這種物質有毒、對環境有害，且可能致癌。而林雪平大學的研究人員現在開發出一種技術，能夠在拆解降解的鈣鈦礦時使用水作為溶劑。更重要的是，還能從水溶液中回收高品質的鈣鈦礦。荀曉表示：「我們可以回收所有東西——包括保護玻璃、電極、鈣鈦礦層以及電荷傳輸層。」

研究人員的下一步計劃是將該方法推廣到工業過程中的大規模應用。從長遠來看，他們相信當周邊基礎設施和供應鏈完善後，鈣鈦礦太陽能電池能夠在能源供應方面發揮重要作用。