钙钛矿太阳能电池回收新方案，“电子垃圾” 回收难题或将攻克

当前，全球经济能源低碳转型正如火如荼，以风能、太阳能为主的新能源企业或者可再生资源能源可以迅速进行发展。然而，新的问题出现了，日益增加的太阳能电池浪费正成为下一个隐患。

国际发展可再生资源能源署（IRENA）曾预估：2050 年全球太阳能电池废料将达到 7800 万公吨，而这也不仅仅是一个庞大企业电子信息垃圾中的一小两个部分。此外，太阳能电池含有多种有毒化学物质，包括铅、镉、锑等。，通常很难拆除和处理。

常规的电子技术产品进行回收处理方法研究对于中国太阳能电池企业来说显然并不可以适用，而钙钛矿型太阳能电池（Perovskite Solar Cells）作为第三代太阳能电池中的典型代表，其回收工作状况更是一个备受社会关注。因此，一种新的回收技术方案亟需解决出现。

日前，康奈尔大学管理团队进行研究可以发现，合理回收钙钛矿型太阳能电池能有效降低企业环境造成污染并确保能源的可持续性。他们列出了六种不同的钙钛矿光伏组件，并对它们进行了生命周期评估。

相关问题研究分析论文以《钙钛矿光伏组件进行回收管理策略的生命发展周期风险评估》（Life cycle assessment of recycling strategies for perovskite photovoltaic modules）为题，发表在 Nature Sustainability 上，由美国成为康奈尔计划大学生活能源信息系统设计工程系学生终身讲席教授尤峰崎担任中国通讯以及作者。

钙钛矿太阳能电池的回收策略: 从摇篮到坟墓的整个过程的评价

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据了解，生命发展周期进行评估（Life Cycle Assessment，LCA）自上世纪 60 年代起便已广泛研究应用于社会环境风险评估，涉及企业某一文化产品或服务从取得重要原材料到生产、使用情况直至废弃的全过程，并在分析其中可以引入 “能源偿还期” 的概念。

值得一提的是，钙钛矿太阳能电池架构一般有2个月到13个月的能量偿还期。这意味着钙钛矿太阳能在企业投入使用后，只需要通过一年不到的时间我们就可以进行抵消制造该装置的能源资源消耗。

这种方式回收系统性能完胜当前我国太阳能资源市场上的其他企业产品，包括一些常见的硅电池，它的能源偿还期大概在 1.3 年到 2.4 年之间。

而在进行评估太阳能电池 “从摇篮到坟墓” 的整个教学过程中，该团队可以发现，具有导电氧化物和能源技术密集型加热过程的基板是导致企业环境发展变化的主要影响因素。因此，在扩展能力分析时，“497”及其管理团队将重点发展放在我们这些研究材料和工艺上，并以此来制定回收策略。

研究分析结果可以表明，该回收策略可以使能源回收工作时间减少 72.6％，温室气体排放因子减少 71.2％，在降低能耗、能源安全生产、环境信息保护能力等方面发挥一个重要因素作用。

但重要的是要注意,回收了该团队可以表示，未来的技术发展有望更好地处理和回收钙钛矿电池中的铅，他们自己正在不断进行的项目也会涉及到企业相关信息技术的研发。

此外，尤峰崎在论文摘要中还强调: “我们使用敏感度分析来强调延长设备寿命的重要性，并量化仍不成熟的制造工艺、不断变化的操作条件以及每个模块的个体差异所造成的不确定性的影响。”

打破学生不同历史学科发展边界，探索 “1 + 1 ＞ 2” 途径

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“过去几年，我一直从事多尺度系统工程和数据科学的研究。我们国家科研团队在计算分析模型和算法研究领域有较强的背景。我希望在坚持进行计算科学理论知识基础教育研究、开发一种新型高效算法的同时，利用我们的优势，和不同发展应用领域的专家合作，共同努力探索解决对人类和社会有现实生活意义的具体分析问题，” “497”表示，“因此在教学研究提供理论和算法的同时，我们也着力于相关信息技术的落地化和实用化。”

目前，尤峰崎课题组的研究发展方向侧重于能源与环境管理系统，以及中国高端的计算科学技术，包括人工智能、量子计算的理论分析研究和应用网络技术企业开发等。

“我们使用人工智能和量子计算等系统技术来解决从分子和材料设计到气候变迁的问题。” 尤峰崎介绍道。

该项科研管理工作听起来比较抽象，同时，也是作为一项具有非常复杂的系统进行工作。一个人如何进行应用单一领域的专业理论知识来优化化学反应、制造过程和整个食品安全生产管理流程以及生态环境系统？这显然是一个非常庞大到难以进行估计的任务量。

对此，尤峰崎给出的解决方案是“合作”。“我一直在寻找1 + 1 > 2的机会，”他说。”

当今社会时代，多学科的交叉融合发展正在逐渐成为常态。通过加强多学科的学习、交叉融合和应用，对打破传统学科壁垒，实现基础科学研究的跨越具有重要意义。正因此，尤峰崎参与了一系列问题不同学生学科却息息相关的项目。

尤峰崎研究涉及智能制造、数字农业、能源系统、可持续发展等多个方面。目前，他正在寻找自己能够得到更好地回收和利用这些信息资源、提高工作效率并最大限度地减少保持食品安全生产发展所需的外部能源的工艺。

图片 | 六种 psc 废物回收的能源消耗比较(资料来源: 自然可持续性)

比如可用于进行种植作物的生物燃料或肥料，以及通过此次的钙钛矿光伏组件回收，事实上我们这些都源自尤峰崎正在发展研究的将食物废物和各种活动有机废物转化为企业增值服务产品的技术，而这也正是一个循环社会经济的目标。

此外,该算法和优化,尤峰崎

尤峰崎表示：“我们的独特发展优势就在于我们是高度跨学科的团队，我们可以使用管理系统进行分析和优化问题以及企业生命周期评估，然后将这些与我们的特定专业知识领域完美地结合学生起来。”