一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法与流程

1.本发明涉及光伏技术领域，更具体地说，涉及一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法。


背景技术：

2.太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，又称为“太阳能芯片”或“光电池”，它只要被满足一定照度条件的光照度，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流，其在物理学上称为太阳能光伏（photovoltaic，缩写为pv），简称光伏。
3.随着太阳能电池行业的不断发展，内业竞争也在不断加剧，大型太阳能电池企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的太阳能电池生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的太阳能电池品牌迅速崛起，逐渐成为太阳能电池行业中的翘楚。
4.目前，卤化铅钙钛矿太阳能电池是超过晶硅太阳能电池用于下一代光伏的技术，卤化铅钙钛矿太阳能电池具有合成简单、效率高、成本低和效益高等特点。
5.基于卤化铅钙钛矿太阳能电池而言，其导电玻璃约占成本的51%，电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层等核心层约占成本的28%，金属电极约占成本的10%，封装材料约占成本的3%，其它就是剩下一些人力和能源成本。
6.因此从经济的角度来看，如何有效的对卤化铅钙钛矿太阳能电池进行回收处理，重复使用一些材料时很有发展前景的。


技术实现要素：

7.有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法，技术方案如下：一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法，所述回收处理方法包括：提供一待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池，所述待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池包括相对设置的盖板和背板，以及位于盖板和背板之间的金属电极层和核心层，所述核心层包括电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；分离去除所述盖板；去除所述金属电极层；对所述核心层进行铅分解；进行铅回收处理。
8.优选的，在上述回收处理方法中，所述分离去除所述盖板，包括：对所述待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池进行热处理，以分离所述盖板。
9.优选的，在上述回收处理方法中，所述去除所述金属电极层，包括：采用直接剥离的方式去除所述金属电极层。
10.优选的，在上述回收处理方法中，所述去除所述金属电极层，包括：
采用溶剂溶解的方式去除所述金属电极层。
11.优选的，在上述回收处理方法中，所述对所述核心层进行铅分解，包括：采用有机溶剂清洗的方式去除所述电子传输层；将剩余的待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池放入预设溶剂中进行钙钛矿层的分解，分离出所述空穴传输层和背板。
12.优选的，在上述回收处理方法中，所述预设溶剂为极性溶剂。
13.优选的，在上述回收处理方法中，所述极性溶剂为dmf或dmso或dmac或gbl或nmp。
14.优选的，在上述回收处理方法中，所述进行铅回收处理，包括：对铅分解完成的预设溶剂进行溶剂萃取和离子交换反应。
15.优选的，在上述回收处理方法中，采用羟基磷灰石进行离子交换反应。
16.优选的，在上述回收处理方法中，所述回收处理方法还包括：对所述空穴传输层、所述盖板和所述背板进行清洗处理。
17.相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：本发明提供的一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法包括：提供一待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池，所述待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池包括相对设置的盖板和背板，以及位于盖板和背板之间的金属电极层和核心层，所述核心层包括电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；分离去除所述盖板；去除所述金属电极层；对所述核心层进行铅分解；进行铅回收处理。该回收处理方法可以对卤化铅钙钛矿太阳能电池分层针对性的回收再利用，且还可以避免铅污染，解决卤化铅钙钛矿太阳能电池有毒铅排放到环境的问题，还可以降低每瓦卤化铅钙钛矿太阳能电池组件的成本并缩短能源回收时间。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的一种待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池的结构示意图；图3为本发明实施例提供的另一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；图4为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；图5为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；图6为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；图7为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
22.参考图1，图1为本发明实施例提供的一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图；参考图2，图2为本发明实施例提供的一种待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
23.所述回收处理方法包括：s101：提供一待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池，所述待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池包括相对设置的盖板和背板，以及位于盖板和背板之间的金属电极层和核心层，所述核心层包括电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层。
24.s102：分离去除所述盖板。
25.s103：去除所述金属电极层。
26.s104：对所述核心层进行铅分解。
27.s105：进行铅回收处理。
28.具体的，该回收处理方法可以对卤化铅钙钛矿太阳能电池分层针对性的回收再利用，且还可以避免铅污染，解决卤化铅钙钛矿太阳能电池有毒铅排放到环境的问题，还可以降低每瓦卤化铅钙钛矿太阳能电池组件的成本并缩短能源回收时间。
29.可选的，在本发明另一实施例中，参考图3，图3为本发明实施例提供的另一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
30.步骤s102中分离去除所述盖板，包括：s1021：对所述待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池进行热处理，以分离所述盖板。
31.具体的，目前卤化铅钙钛矿太阳能电池常见的封装材料主要包括环氧树脂、聚烯烃、聚异丁烯、聚氨酯等、盖板以及背板，其中盖板和背板可以为玻璃盖板和导电玻璃背板。上述玻璃盖板和导电玻璃背板再加封装的这种结构可有效防止水分、氧气等危害的渗透，同时也是卤化铅钙钛矿太阳能产业化模块中最有可能的优选稳定性结构。
32.在本发明实施例中，通过在高温下进行短暂的热处理可以有效地拆卸封装的卤化铅钙钛矿太阳能组件，并可以获得完整的盖板。例如在 250℃下热应力2分钟后，聚合物密封剂（环氧树脂）熔化，这在电子传输层和金属电极的界面处产生了使卤化铅钙钛矿太阳能模块分层的应变。
33.可选的，在本发明另一实施例中，参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
34.步骤s103中去除所述金属电极层，包括：
s1031：采用直接剥离的方式去除所述金属电极层。
35.具体的，可以采用胶带剥离的方式去除整片金属电极层，其剥离方式简单。
36.可选的，在本发明另一实施例中，参考图5，图5为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
37.步骤s103中去除所述金属电极层，包括：s1032：采用溶剂溶解的方式去除所述金属电极层。
38.具体的，将含有金属电极层的组件整体放在溶剂中，对金属电极层进行溶解，之后在对金属进行提取，以实现金属电极材料的再利用。
39.可选的，在本发明另一实施例中，参考图6，图6为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
40.步骤s104中对所述核心层进行铅分解，包括：s1041：采用有机溶剂清洗的方式去除所述电子传输层。
41.s1042：将剩余的待处理卤化铅钙钛矿太阳能电池放入预设溶剂中进行钙钛矿层的分解，分离出所述空穴传输层和背板。
42.具体的，卤化铅的钙钛矿层和电子传输层停留在电池受光面一侧，然后将其整体用极性溶剂浸泡溶解。
43.其中，电子传输层（c60）作为不溶悬浮物，可以采取简单过滤，或者离心去除；或者电子传输层（pcbm）可以先采用氯苯溶解。
44.其极性溶剂包括：溶剂（n，n-二甲基甲酰胺 = dmf，n,n-二甲基乙酰胺=dmac，二甲基亚砜 = dmso，γ-丁内酯 =gbl，n-甲基吡咯烷酮=nmp），为了选择性地溶解钙钛矿层，可以使用dmf，钙钛矿层在dmf中的降解更快，因为 pbi2易于结合与 dmf 通过 pb-o 键；但是在本发明实施例中由于其他容积都存在很大的毒性，所以优选gbl溶剂。
45.可选的，在本发明另一实施例中，参考图7，图7为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
46.步骤s105中进行铅回收处理，包括：s1051：对铅分解完成的预设溶剂进行溶剂萃取和离子交换反应。
47.具体的，为了从溶解的溶剂中回收铅，在本发明实施例中采用了两步法，先进行溶剂萃取（从dmf到乙醚），然后进行离子交换反应，效率为99.99%。
48.其中，可以采用羟基磷灰石（ca
10
(po4)(oh)2）用于离子交换反应， pb
2
与ca
2
发生阳离子交换反应；或者采用羧酸阳离子交换树脂去除，其树脂上吸附的铅离子通过树脂再生过程通过 hno3释放到水溶液中，接着将nai 倒入含有pb(no3)2的溶液中来沉淀得到 pbi2，以此实现了铅回收。
49.其中，通过实验测得处理原液中的铅含量是220μg /g，而通过上述处理后的溶液中，离心得到的上清液的铅含量仅0.2μg/g。由此说明，99.9%的铅离子反应形成白色沉淀，实现了有效的铅回收。
50.可选的，在本发明另一实施例中，参考图8，图8为本发明实施例提供的又一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法的流程示意图。
51.所述回收处理方法还包括：s106：对所述空穴传输层、所述盖板和所述背板进行清洗处理。
52.具体的，在经过步骤s101-步骤s105之后，可以得到完整的空穴传输层、盖板和背板，因此可以对空穴传输层、盖板和背板上的残留物进行清洗处理可重新用于钙钛矿太阳能电池的制造，进而极大程度的节约成本。
53.该背板为tco背板；需要说明的是，本发明实施例中卤化铅钙钛矿太阳能电池的结构可以为倒置结构。
54.如表1所示，通过本发明实施例提供的技术方案，重复利用的空穴传输层和tco背板对卤化铅钙钛矿太阳能电池的效率影响较小，并且空穴传输层和tco背板的回收过程可以达到十次，且pce没有任何显著降低。
55.表1 voc(v)jsc(ma
•
cm-2)ff(%)电池效率原电池1.0820.23888213972.31.69%回收1次1.0950.2386051671.19.60%回收2次1.0790.23792869872.49.61%回收3次1.1040.23363214171.88.54%回收4次1.0960.23798640571.54.66%回收5次1.0760.23752950872.11.43%回收6次1.10.23690374171.03.51%回收7次1.0750.23773881173.17.70%回收8次1.0840.23754453272.35.63%回收9次1.0890.23868438371.52.59%回收10次1.0620.23622375371.87.03%以上对本发明所提供的一种卤化铅钙钛矿太阳能电池的回收处理方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
56.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
57.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。