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金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）憑借高光電轉(zhuǎn)換效率和低成本制備優(yōu)勢(shì)，已成為新一代光伏技術(shù)的重要發(fā)展方向。然而，電池中所含重金屬鉛（Pb）在全生命周期中的潛在泄露風(fēng)險(xiǎn)，已成為制約其規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵環(huán)境瓶頸。如何系統(tǒng)量化鉛流失的生態(tài)影響，并構(gòu)建高效、低成本的緩解與回收策略，是推動(dòng)鈣鈦礦光伏綠色可持續(xù)發(fā)展的核心科學(xué)與工程問(wèn)題。

2026年4月，北京理工大學(xué)材料學(xué)院與空天信息學(xué)域智能原子制造與多域廣譜探測(cè)（珠海）姜巖教授團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)戚亞冰教授團(tuán)隊(duì)合作，圍繞鈣鈦礦電池鉛環(huán)境安全問(wèn)題開(kāi)展系統(tǒng)研究，并以“Mitigating lead toxicity towards safer commercialization of perovskite solar cells”為題，在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Energy（IF=60.1）上發(fā)表綜述論文。北京理工大學(xué)（珠海）助理教授林東旭為論文第一作者，姜巖教授以及上海交通大學(xué)戚亞冰教授為論文通訊作者，DOI：https://doi.org/10.1038/s41560-026-02037-2。

1、全生命周期視角下的鈣鈦礦鉛環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)量化與評(píng)估

系統(tǒng)量化了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）鉛毒性及其全生命周期流失規(guī)律?；凇皬膿u籃到搖籃（Cradle-to-Cradle）”的評(píng)估框架，對(duì)比分析了鉛基與無(wú)鉛電池的生態(tài)足跡，強(qiáng)調(diào)其高生物利用度對(duì)環(huán)境的潛在威脅。詳細(xì)討論了受損組件在極端天氣或服役應(yīng)力下的兩階段泄露路徑以及擴(kuò)散行為?？偨Y(jié)了模擬極端天氣的標(biāo)準(zhǔn)化沖刷測(cè)試以及檢測(cè)手段。通過(guò)理清鉛風(fēng)險(xiǎn)的量化、泄露及評(píng)估邏輯，為鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)建立綠色合規(guī)的監(jiān)管體系提供了科學(xué)依據(jù)。

2、面向產(chǎn)業(yè)化的鉛毒性全鏈條治理策略

針對(duì)鉛毒性挑戰(zhàn)，研究構(gòu)建了從源頭減害、過(guò)程攔截到末端回收的全鏈條治理邏輯。研究指出，盡管無(wú)鉛化在理論上可從根本消除環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，但受制于當(dāng)前效率與穩(wěn)定性瓶頸，其綜合環(huán)境收益仍有限。因此，在可預(yù)見(jiàn)階段內(nèi)，高效鉛基器件的安全管控仍是產(chǎn)業(yè)化主路徑。

在泄露抑制方面，通過(guò)對(duì)比“隔離”與“捕獲”機(jī)制，深入分析了不同官能團(tuán)對(duì)Pb²⁺的物理吸附與化學(xué)配位能力，并提出了“抑制鉛泄露持續(xù)時(shí)間”作為評(píng)價(jià)材料性能的重要指標(biāo)。同時(shí)，從器件性能、制造成本及大面積制備可行性等維度，綜合評(píng)估了相關(guān)材料體系的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力。

在鉛回收方面，研究證明利用從廢舊鈣鈦礦組件或廢舊鉛酸電池（LABs）中回收的鉛源重新制備電池，其性能已接近商業(yè)高純?cè)希?yàn)證了資源循環(huán)在技術(shù)上的完全可行性。在此基礎(chǔ)上，提出了分階段的閉環(huán)路線(xiàn)圖，短期內(nèi)通過(guò)兼容成熟的鉛酸電池回收體系實(shí)現(xiàn)低成本起步，繞過(guò)初期回收基建的高額投入；遠(yuǎn)期則通過(guò)生產(chǎn)者延伸責(zé)任等政策，構(gòu)建獨(dú)立的“鈣鈦礦到鈣鈦礦”工業(yè)循環(huán)。該路徑不僅打通了原料的無(wú)縫替代，更從根本上降低環(huán)境準(zhǔn)入風(fēng)險(xiǎn)，為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)性解決方案。

3、LCA驅(qū)動(dòng)的環(huán)保合規(guī)與數(shù)據(jù)化閉環(huán)管理體系

研究進(jìn)一步探討了鈣鈦礦光伏在全球日趨嚴(yán)苛的環(huán)保監(jiān)管下的合規(guī)路徑。指出目前行業(yè)仍面臨專(zhuān)用評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)缺失的困境，亟需建立涵蓋極端場(chǎng)景的統(tǒng)一測(cè)試體系以重建公眾信心。倡議以生命周期評(píng)估（LCA）成為驅(qū)動(dòng)政策落地的核心邏輯。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)室的鉛泄露數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化的毒性指標(biāo)，并嵌入生產(chǎn)者延伸責(zé)任（EPR）框架，可實(shí)現(xiàn)基于風(fēng)險(xiǎn)水平的差異化監(jiān)管與回收激勵(lì)機(jī)制。這一數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的管理模式，有望推動(dòng)鈣鈦礦光伏從傳統(tǒng)“濃度控制”邁向“全生命周期可追溯”的閉環(huán)治理體系。