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回收新一代太阳能电池板

2021/7/5 20:20:52      材料来源:化合物半导体杂志

将破旧的太阳能电池板扔进垃圾填埋场可能很快就会成为电子垃圾的历史


根据康奈尔大学 6 月 24 日发表在《自然可持续性》(Nature Sustainability)杂志上的研究,为即将到来的由金属卤化物钙钛矿制成的新一代光伏太阳能电池设计回收策略,将为绿色产业增加更多的环境友好性。

 

该论文显示了回收钙钛矿太阳能电池板的巨大好处,尽管它们仍处于商业开发阶段,工程学院能源系统工程 Roxanne E. 和 Michael J. Zak 教授 Fengqi You 说。

 

“当钙钛矿太阳能电池板的使用寿命结束时,我们如何处理这种电子垃圾?”You说,他也是康奈尔阿特金森可持续发展中心的一名教员。 “这是一种新型材料。通过适当回收利用,我们有可能减少它本来很低的碳足迹。”

 

“当科学家设计太阳能电池时,他们着眼于性能,”You说。 “他们寻求了解能量转换效率和稳定性,而常常忽视回收设计。”

 

去年,You和他的实验室发现,包含全钙钛矿结构的太阳能电池板中的光伏晶片性能优于由最先进的晶体硅和钙钛矿-硅串联制成的光伏电池 - 电池像煎饼一样堆叠以更好地吸收光- 表现异常出色。

 

由于全钙钛矿太阳能电池在制造过程中消耗的能量更少,因此钙钛矿光伏晶片的初始能源投资回报比硅基太阳能电池板更快。

 

康奈尔系统工程博士生 Xueyu Tian 和剑桥大学 Samuel D. Stranks共同撰写的论文《钙钛矿光伏组件回收策略的生命周期评估》(Life Cycle Assessment of Recycling Strategies for Perovskite Photovoltaic Modules)指出,回收它们可增强其可持续性,因为回收的钙钛矿太阳能电池可以降低 72.6% 的一次能源消耗和 71.2% 的碳足迹。

 

“降低生产电池所需的能量意味着能源回报和温室气体排放量显著减少,” Tian说。

 

最好的再生钙钛矿电池架构可以看到大约一个月的能源回收期,碳足迹低至每千瓦时电力产生 13.4 克二氧化碳当量输出。如果不进行回收利用,新钙钛矿太阳能电池的能源回收时间和碳足迹显示范围为 70 天到 13 个月,在其整个生命周期中相当于 27.5 到 158.0 克二氧化碳。

 

当今市场领先的硅光伏电池的能源回收期为 1.3 至 2.4 年,初始碳足迹为每千瓦时输出 22.1 至 38.1 克二氧化碳当量排放量。

 

“回收利用使钙钛矿在竞争中胜过所有其他竞争对手,” Tian说。

 

知情的州和联邦政策以及回收基础设施发展战略可以进一步减轻制造光伏太阳能电池对环境的影响。

 

You说:“有效的绿色钙钛矿太阳能电池板行业的真正价值可能取决于回收计划。”

 

参考资料

'Life cycle assessment of recycling strategies for perovskite photovoltaic modules' by Xueyu Tian et al; Nature Sustainability (2021)

 

 

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