钙钛矿光伏组件“溶剂焦虑”可以不用担心了

钙钛矿作为一种“奇异”的半导体材料，有望在多个光电应用领域产生颠覆性的影响。越来越多的企业和研发机构正在尝试将钙钛矿技术进行产业化，其中钙钛矿光伏发电是目前发展最成熟、应用潜力最大的一个方向，其技术可以作为钙钛矿单结使用，也可以与晶硅结合形成更高效的叠层产品，此前全球多家企业已经对外宣布了钙钛矿光伏产品的量产时间。

钙钛矿光伏组件可以通过溶液制备的方式生产，这相较于其他制备方式大大节约制造成本。钙钛矿的溶液法制造需要用到DMF、DMSO、DMAc、NMP等常见有机溶剂，这是溶液法制备的特点，同时也是让很多专家学者以及大众担心的地方，他们担心钙钛矿生产中所使用的这些有机溶剂会对从业者人身健康带来隐患以及对环境造成污染。有机溶剂会对健康和环境造成多大的影响?这种“溶剂焦虑”成立吗?来自权威期刊的一篇论文给出了答案。

近日，美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)在权威期刊Nature Sustainability上发表文章，对这个担忧进行了科学测算，评估钙钛矿太阳能电池大规模生产中所用溶剂对于人体健康和环境的影响，结论是：钙钛矿太阳能电池生产中的溶剂使用对人身健康和环境的影响微乎其微。

钙钛矿太阳能电池制备过程中会使用溶液涂布。溶液涂布工艺不可避免地会用到一些有机溶剂，用来溶解前驱物和辅助结晶。在大规模生产中，这些溶剂通常被排放到环境中或者回收焚烧。NREL的资深科学家Joseph M.Luther带领团队科学评估了8种钙钛矿生产过程中的常用溶剂可能对人身健康和环境造成的影响，包括DMF、DMSO、DMAc、NMP等。

团队通过科学测算和详细论证，将溶液法制备钙钛矿光伏组件与异质结生产中非晶硅沉积和碲化镉薄膜制备进行了比较。研究结果表明即使在钙钛矿生产过程中使用危害最大的DMF，溶剂排放对人身健康和环境的影响至少比另外两种光伏产品制备过程低30倍以上，如果使用DMSO则相对其他溶剂更加环保，几乎不产生影响。在未来钙钛矿光伏组件制造中，生产1GW 15%效率的钙钛矿膜层所需有机溶剂仅为3500升，相当于生产3万台17寸LCD显示器，基本不会对人身健康和环境造成负面影响。

文章中的数据和结论完全支持钙钛矿太阳能电池生产过程是绿色环保的，即使在工艺排放没有控制的情况下，对人身健康和环境造成的影响也是微乎其微的。

当然，大众对健康和环保意识日益增强，国家对环境保护的管控也日益严格，产业化公司在向社会提供优质产品的同时，也需严格遵守环保和安全生产相关法律法规，做到对从业者职业健康和环境的充分保护，这也是践行“绿色生产”的重要体现。

极电光能聚焦钙钛矿光伏产业化技术开发，从工艺技术设计之初就充分考虑人身健康和环境保护等问题，在少溶剂制程、低毒性绿色溶剂开发、三废回收和处理以及装备设计和改造等环节进行技术创新，开发绿色环保工艺，将产品生产的“环境足迹”降至最低，以实现更加健康环保的生产工艺技术。

参考文献：

Vidal, R., Alberola-Borràs, J. A., Habisreutinger, S. N., Gimeno-Molina, J. L., Moore, D. T., Schloemer, T. H., ... & Luther, J. M. (2020). Assessing health and environmental impacts of solvents for producing perovskite solar cells. Nature Sustainability, 1-9.

DOI: doi.org/10.1038/s41893-020-00645-8.