[发明专利]一种废弃钙钛矿器件的碘化铅和基底的回收方法

说明书

本发明提供一种废弃钙钛矿器件的碘化铅和基底的回收方法，包括步骤：配置设定浓度的碘化物溶液；将废弃钙钛矿器件浸没在所述碘化物溶液中溶解直到废弃钙钛矿器件的钙钛矿物质不再溶解，取上清液；往所述上清液中加水稀释得到含有少量杂质的碘化铅晶体；清洗所述少量杂质的碘化铅晶体后，并加酸处理碘化铅晶体、异丙醇和乙醚洗涤碘化铅晶体后得到碘化铅粉末，干燥碘化铅粉末得到回收碘化铅；清洗回收产生的基底，采用遵循勒夏特勒原理回收碘化铅，实现安全绿色低成本的回收。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种废弃钙钛矿器件的碘化铅和基底的回收方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池，是指利用有机无机杂化金属卤化物半导体作为吸光层的一种第三代新型太阳能电池。该材料自2009年被首次用于太阳能电池以来，凭借其低成本和高效率的特点吸引了众多科学家和企业的广泛关注。短短十几年，单节钙钛矿太阳能电池的认证光电转换效率已经突破到25.7％，已经可以与晶硅太阳能电池相媲美；同时凭借其简单的生产设备和工艺，钙钛矿太阳能电池具有极大的商业化应用前景。

太阳能电池材料的回收再利用可以减少环境污染、缩短能源偿还期(指太阳能电池板产生和生产制备消耗同等能量所需要的时间)以及降低成本等。一般而言，钙钛矿太阳能电池的组件组成有透明导电玻璃电极(ITO、FTO或者AZO等)、电荷传输材料(空穴和电子传输材料)、钙钛矿吸光层和对电极(Ag、Au、Cu、Al和C等)。

据统计，钙钛矿组件在生产过程中，透明导电玻璃电极约占50-70％总成本。因此透明导电玻璃电极的回收再利用将会极大地降低生产成本，缩短能源偿还期；此外，由于钙钛矿材料中拥有大量的铅离子，对环境和人体具有很强的毒性，虽然近些年已经发展了很多行之有效的策略如聚合物封装来防止器件中的铅泄露问题，但是针对回收的钙钛矿组件，依然需要一种成本低、绿色无污染和高效的回收方法，这才是解决未来商业化钙钛矿铅毒性的有效方法。

然而，目前回收钙钛矿太阳能器件的方法依然屈指可数，其原因就在于能溶解钙钛矿的溶剂太少。目前只有少数几种溶剂如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、伽马丁内酯(GBL)和离子液体能够溶解钙钛矿，这些溶剂都具有很强的毒性，成本很高，易燃易爆，并且它们从透明导电玻璃电极上剥离钙钛矿的效率不尽如人意；此外，由于此类有机溶剂的沸点都比较高，所以一般在回收过程中，碘化铅不容易析出，因此需要固铅反应将回收液中的铅离子沉淀，以达到回收溶剂重复使用的问题，例如黄劲松课题组于2021年在《Nature Communication》里报道了先用DMF将钙钛矿组件拆解，然后再利用离子交换树脂从DMF回收液中回收铅离子的方法。

据上可知，目前回收工艺大都依赖于上述的有机溶剂，回收工艺复杂且成本很高，无论是经济性、安全性还是环保性，都不利于大规模工业化的使用，因此探索新型安全绿色低成本钙钛矿回收路线具有重大的实践意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废弃钙钛矿器件的碘化铅和基底的回收方法，可用于回收钙钛矿太阳能电池中的碘化铅和基底，且具有绿色安全低成本的优势。

为实现以上目的，本技术方案提供一种废弃钙钛矿器件的碘化铅和基底的回收方法，包括以下步骤：

步骤一、配置设定浓度的碘化物溶液；

步骤二、将废弃钙钛矿器件浸没在所述碘化物溶液中溶解直到废弃钙钛矿器件的钙钛矿物质不再溶解，取上清液；

步骤三、往所述上清液中加水稀释得到含有少量杂质的碘化铅晶体；

步骤四、清洗所述少量杂质的碘化铅晶体后，并加酸处理碘化铅晶体、异丙醇和乙醚洗涤碘化铅晶体后得到碘化铅粉末，干燥碘化铅粉末得到回收碘化铅；

步骤五：清洗回收步骤二产生的基底。