麻省理工学院的工程师从废弃的汽车电池中回收了危险的废料，并发现单个汽车电池中的铅可以产生足够的太阳能电池板，可以为30户家庭供电。
这可能是经典的双赢解决方案：麻省理工学院的研究人员提出了一个系统，将废弃的汽车电池（铅的潜在污染源）中的材料循环利用到可以提供无排放电力的新型持久太阳能电池板中。
该系统在《能源与环境科学》杂志上的一篇论文中进行了描述，该论文由安吉拉·贝尔彻（Angela M. Belcher）教授和保拉·T·哈蒙德（Paula T. Hammond）教授，研究生Po-Yen Chen和其他三位作者合着。该技术基于太阳能电池的最新发展，该技术利用了一种称为钙钛矿的化合物，特别是有机铅卤化物钙钛矿，该技术已从最初的实验迅速发展到其效率几乎与其他类型的太阳能具有竞争力的水平细胞。
W.M. Belcher说：“从最初的示范到不到两年的效率提高。”麻省理工学院凯克能源教授。基于钙钛矿的光伏电池已经实现了超过19％的功率转换效率，这已经接近许多商用硅基太阳能电池的功率转换效率。
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究人员展示了如何将旧车电池中的材料回收到新的太阳能电池板中。
钙钛矿技术的最初描述确定了铅的用途，铅的缺点是从原矿石中产生铅会产生有毒残留物。但是，通过使用旧汽车电池中的回收铅，制造工艺可以用来掩埋垃圾填埋场中的有毒物质，并将其重新用于光伏面板，这种面板可以持续发电数十年。
令人惊讶的是，由于钙钛矿光伏材料采用的是厚度仅为半微米的薄膜，该团队的分析表明，单个汽车电池中的铅可以产生足够的太阳能电池板，可为30户家庭供电。
作为附加的优点，钙钛矿太阳能电池的生产是相对简单且良性的过程。Belcher说：“与传统太阳能电池制造相比，它具有低温工艺的优势，并且减少了步骤数量”。
这些因素将有助于使其“轻松廉价地大规模生产”，Chen补充说。
电池堆积
在旧的汽车电池中使用铅的一种动机是，电池技术正在发生快速变化，新型，更高效的类型（例如锂离子电池）迅速占领了市场。贝尔彻说：“随着电池技术的发展，美国将有超过2亿铅酸电池被淘汰，这可能会引起很多环境问题。”
她说，如今，从旧电池的回收中回收的铅中有90％用于生产新电池，但是随着时间的流逝，新的铅酸电池市场可能会下降，可能会留下大量的铅，而且没有明显的铅储备。应用。
在成品太阳能电池板中，含铅层将被其他材料完全封装，就像今天的许多太阳能电池板一样，从而限制了铅污染环境的风险。当面板最终退役时，铅可以简单地回收到新的太阳能面板中。
Chen说：“封装它们的过程将与如今的聚合物电池相同。”“该技术可以轻松地翻译。”
哈蒙德说：“重要的是要考虑材料在大型能源系统中的生命周期。”“在这里，我们相信这种方法的简单性对于其商业实施而言是个好兆头。”
旧铅与新铅一样好
贝尔彻认为，回收的钙钛矿太阳能电池将被其他光伏研究人员所采用，他们现在可以对技术进行微调，以实现最高效率。该小组的工作清楚地表明，从旧电池中回收的铅对钙钛矿太阳能电池的生产与新鲜金属一样好。
一些公司已经在准备钙钛矿光伏电池板的商业化生产，否则可能需要新的铅来源。该团队说，由于这可能使矿工和冶炼厂暴露于有毒烟雾中，因此引入回收利用可以立即带来好处。
加州大学洛杉矶分校材料科学与工程学教授杨扬（Yang Yang）说，“哇，多么有趣的论文，将一个系统的浪费变成了另一个系统的宝贵资源！我认为这里展示的工作可…以解决工业废物的重大问题，并为未来的可再生能源提供解决方案。”
这项工作还包括研究科学家Qijifa，研究生Matthew Klug和博士后Xiangnan Dang，由意大利能源公司Eni通过MIT能源计划提供支持。
出版物：Chen Po-Yen Chen等人，“用回收的汽车电池制造高效钙钛矿型太阳能电池，对环境负责”，《能源与环境科学》，2014年； DOI：10.1039 / C4EE00965G
图像：克里斯汀·丹尼尔洛夫（Christine Daniloff）
