MIT最新研究成果：旧电池回收制造太阳能电池

MIT的研究团队最近发表了最新的研究成果，将旧电池变废为宝，用来回收制造太阳能电池。

图片来源：麻省理工学院Christine Daniloff

这将是一个典型的双赢解决方案：由麻省理工学院研究人员提出的一种系统，这种系统可以回收废弃汽车电池材料（一个潜在的铅污染源头）转化为新型的、长期提供零排放发电的太阳能电池板。

该系统由Angela M. Belcher和Paula T. Hammond教授以及Po-Yen Chen和其他三个研究生共同发表在《能源和环境科学》杂志的一篇论文中。这是基于一项利用钙钛矿化合物（具体来说，应该是有机铅卤化物钙钛矿）制造太阳能电池的最新进展，该技术已经从最初的实验阶段迅速发展到其效能可以与其他类型的太阳能电池相竞争。

麻省理工学院W. M. Keck能源教授Belcher说，“在不到两年的时间它已经从最初的实验到高效能”。而且，钙钛矿光伏电池已经获得了超过19%的换能效率，这已经非常接近目前商业上使用的许多硅基太阳能电池。

钙钛矿技术的初始描述中明确其需要使用铅，过程中会产生有毒残留物。但通过从旧汽车电池中回收使用铅，可以把需要进行垃圾填埋的有毒物质重新利用在可以发电几十年的光伏板上。

令人惊讶的是，由于钙钛矿光伏材料是仅半微米厚的薄膜，该团队的分析表明，来自一个汽车电池的铅含量可以产生足够为30个家庭提供电力的太阳能电池板。

Chen继续说道：这些因素将有助于使它“容易进行大规模便宜电池的生产”。

电池堆叠之前

使用旧的汽车电池中铅的动机之一是，电池技术正经历着急速的变化。随着新的，更高效类型的电池，如锂离子电池，迅速占领市场。“一旦电池技术发展，在美国可能超过2亿个铅酸电池被废弃，这可能会导致许多环境问题，”Belcher说。

她说，目前90%的铅酸旧电池被回收用于生产新铅酸电池，但随着时间的推移，新铅酸电池的市场可能会下降，那么将会留下一个没有其他应用的大型铅库存。

因为当今许多的太阳能电池板，限制铅污染环境的风险，所以在成型的太阳能电池板中，含铅层将完全由其他材料封装。那么当电池板最终被废弃时，铅就可以被简单的回收到新的太阳能电池板中。

“封装它们的过程将和当今聚合物电池一样，”Chen说。“这种技术很容易被实现。”

“其中很重要的一点在于我们考虑材料在大规模的能源系统的生命周期，”Hammond说，“而且被我们认为的十分简单的方法将预示着其商业实现。”

麻省理工学院的研究人员展示了如何从旧汽车电池回收材料用于新太阳能电池板的生产。

旧的铅像新的一样好

Belcher相信回收钙钛矿光伏太阳能电池将被会被研究人员看好，以最大效率地实现这项技术。该团队的工作明确表明从旧电池回收的铅像新产生的金属一样有利于钙钛矿太阳能电池的生产。

该团队说，一旦一些公司准备商业生产钙钛矿光伏电池板，如果没有这项技术的话就需要新的铅来源。但新铅来源可能使矿工和冶炼厂暴露在有毒气体下，所以这可以提供最直接的好处，而不仅仅是回收。

在加州大学洛杉矶分校并没有参与这项研究的材料科学与工程教授Yang Yang说，“哇，这是多么有趣的文章，将一个系统的废弃物转化为另一个宝贵的资源！我觉得这篇论文描述在这里……可以解决工业废水的主要问题，并为未来的可再生能源提供一个解决方案。”

这篇论文的贡献者，还包括研究科学家Jifa Qi，研究生Matthew Klug和博士后Xiangnan Dang，以及提供支持的意大利能源公司埃尼集团和麻省理工学院能源研究所。

原文链接:

http://newsoffice.mit.edu/2014/recycling-batteries-into-solar-cells-0818

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