【第五屆鈣鈦礦論壇】突破鉛毒性瓶頸：電吸附技術助力鈣鈦礦太陽能電池回收

電吸附取代傳統溶劑，實現鉛閉環循環利用

鈣鈦礦太陽能電池因高效率與低成本製程而備受矚目，但其核心材料「鉛」的毒性卻成為商業化發展的最大障礙。國立臺灣科技大學蘇子森副教授在論壇中指出，傳統鉛回收方法雖能回收碘化鉛（PbI₂），卻涉及毒化溶劑與耗能步驟，難以兼顧環境安全與產業需求。為突破瓶頸，研究團隊引入「電吸附（Capacitive Deionization, CDI）」技術，並成功應用於鉛離子捕捉與濃縮，展現出建立閉環回收模式的潛力。

鈣鈦礦電池的特性與鉛毒性挑戰

蘇子森副教授指出，鈣鈦礦電池單接面效率已達 27%，與矽基結合的疊層電池更突破 34%。然而，其壽命僅約 5 年，遠低於矽電池的 25 至 30 年。此一差距意味著商業化後不久便需面臨報廢與回收議題。鉛在提升電池效率上具有關鍵作用，但同時帶來嚴格的毒性管制問題。美國環保署（EPA）對飲用水中鉛含量的上限為 15 ppb，歐盟與亞洲各國標準更趨嚴苛。雖然現有研究嘗試以錫等金屬取代鉛，但效率僅約 14%，無法支撐產業需求。蘇子森強調：「鉛的使用在可預見的未來仍難以避免，因此回收才是解方。」

傳統回收方法的侷限

論壇中回顧了《Nature Communications》與《Nature Sustainability》等文獻提出的傳統回收流程，包括使用極性溶劑剝離鉛層、樹脂吸附、硝酸洗脫與碘化物沉澱，最終回收 PbI₂。然而，這些方法往往依賴毒化溶劑（如 DMF），且需耗時的加熱濃縮，限制了大規模應用的可能性。團隊早期嘗試以甲苯與熱水取代毒性溶劑，雖能生成高品質 PbI₂ 晶體，但需長時間蒸餾濃縮，能耗過高。

電吸附技術的引入與創新

為突破傳統工法的瓶頸，團隊導入「電吸附（CDI）」技術。此方法透過帶電電極選擇性捕捉溶液中的鉛離子，並在飽和後釋放回收。蘇子森解釋：「這項技術避免了毒性溶劑與強酸的使用，不僅提升了鉛回收效率，亦兼顧系統再利用。」

該技術不僅為鉛回收提供環保方案，更具產業鏈閉環意涵。回收鉛可再製成電池材料，避免重金屬進入環境，並降低原料依賴。同時，此技術架構亦可延伸至 ITO 玻璃、有機層等其他材料，建立完整的回收體系。對於臺灣而言，若能在鉛回收掌握技術先機，將有助於強化國際供應鏈中的永續競爭力。

蘇子森副教授強調，鉛毒性問題是鈣鈦礦電池商業化的最後一哩路，而電吸附技術的導入為「閉環回收」開啟新局。本次分享不僅凸顯臺灣在鈣鈦礦回收研究上的前瞻布局，也為全球再生能源產業提供一條兼顧效率與環境的可行之道。