[发明专利]一种从废铅酸蓄电池回收铅用于制备太阳电池的方法

说明书

本发明公开了一种从废铅酸蓄电池阳极和阴极得到醋酸铅，再以醋酸铅为铅源制备钙钛矿太阳电池的方法。所述醋酸铅的制备包括对回收的阳极和阴极材料进行脱硫处理，然后阳极脱硫物与醋酸蒸汽反应得到醋酸铅；阴极脱硫物高温烧结后得到氧化铅，之后在稀醋酸和双氧水的共同作用下，过滤重结晶得到醋酸铅晶体。明所述钙钛矿太阳电池，其结构为p‑i‑n型如透明导电金属氧化物层/空穴传输层/钙钛矿吸光层/电子收集层/金属电极层，或为n‑i‑p型如透明导电金属氧化物层/电子收集层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/金属电极层，或透明导电金属氧化物层/致密电子收集层/多孔电子收集层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/金属电极层。本发明在保护环境、节约资源多方面都有重要的意义。

技术领域

本发明属于废物回收技术领域，具体涉及一种从废旧铅酸蓄电池回收铅为前驱体制备钙钛矿太阳电池的方法

背景技术

蓄电池除汽车使用外,还广泛应用于电瓶车、计算机、应急灯、各种电源以及航空、航海、军事等领域。通常使用最多的普通铅酸蓄电池平均约用铅12～14公斤，大量铅泥沉积在盛硫酸的塑料槽内,并有相当数量的铅粉悬浮在硫酸之中,因此随意抛弃铅酸废蓄电池会对环境造成严重污染。铅酸蓄电池的回收再利用就显得尤为重要。其中最重要的是铅元素的回收，目前再生铅企业均采用的是火法熔炼工艺，采用复杂且高耗能的工艺最后得到铅锭。在处理过程中需要400℃的高温并且会伴随着废铅气体的产生，很容易对周围环境造成二次污染。从人力、物力、资源、环境各方面来说，都是极为不合算的。

近年来兴起的有机金属卤化物钙钛矿太阳电池具有效率高、成本低、质量轻，制作工艺简单、可制备成大面积柔性器件等突出优点而备受关注，钙钛矿太阳电池的发展十分迅速，由不到5％的效率发展到22.7％的效率仅用了不到八年的时间。钙钛矿太阳电池最主要的吸光层钙钛矿层(ABX₃)，其中A为有机阳离子，X为卤族元素(Cl、Br、I)，而B主要为铅元素(Pb)。目前，钙钛矿层的制备工艺已经十分丰富了，其中采用醋酸铅为铅源制备钙钛矿薄膜的过程中，由于副产物MAAc的升华点较低(60℃)，采用简单的一步旋涂法可以得到平整致密的钙钛矿薄膜，并且热退火的温度较低，有利于批量大规模生产。

本发明利用从废旧铅酸蓄电池阳极和阴极得到的铅粉和过氧化铅分别通过反应得到醋酸铅，再以醋酸铅为铅源制备钙钛矿太阳电池，成功实现了废铅的二次利用。在保护环境、节约资源多方面都有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废旧铅酸蓄电池阳极和阴极得到的铅粉和过氧化铅分别通过反应得到醋酸铅，再以醋酸铅为铅源制备钙钛矿太阳电池，成功实现了废铅的二次利用。

本发明所描述的废旧铅酸蓄电池为已经不能正常充放电的铅酸蓄电池，由于在铅酸蓄电池中有浓硫酸的存在，在铅酸蓄电池的充放电过程中，会发生不同的化学反应。因此，在回收后的铅膏当中必然会有硫酸铅(PbSO₄)的存在。

因此由废旧铅酸蓄电池铅膏制备醋酸铅的步骤为：

1)使用(NH₄)₂CO₃进行脱硫反应得到PbCO₃，反应方程式为。

PbSO₄+(NH₄)₂CO₃→PbCO₃+(NH₄)₂SO₄

分别对废铅酸蓄电池阳极和阴极铅膏脱硫后，阳极和阴极的材料分别为铅粉和PbCO₃以及过氧化铅和PbCO₃。