华中科技大学领衔的研究团队近日对中国钙钛矿光伏产业2026年至2060年的铅流向进行了建模分析。结果显示，在最佳实践情景下，相同装机容量的钙钛矿光伏累计铅泄漏量最高可比采用含铅焊料的晶硅组件低94%。研究将动态物质流分析与淡水生态毒性建模相结合，设置照常发展、清洁生产、技术进步和最佳实践4种钙钛矿发展情景，并与使用含铅焊料及无铅焊料的两种晶硅光伏情景进行比较，同时假设到2060年钙钛矿市场份额分别达到20%、40%和60%。

研究团队利用人工智能预测模型推演中国累计光伏装机容量，预计到2060年将达到约6781GW，并分别按照装机容量和发电量对铅泄漏结果进行归一化处理，两种计算口径得出的相对降幅一致。研究指出，不同技术路线之间的差异不仅来自组件本身的铅含量，也与制造、使用及报废管理环节的泄漏假设有关。模型数据显示，单结钙钛矿组件每千瓦含铅量约为2至3.9克，全钙钛矿叠层组件约为3.6至4克，而采用含铅焊料的晶硅组件每千瓦含铅量约为36至53克。

以钙钛矿市场份额达到40%的情景为例，2026年至2060年期间，最佳实践情景下钙钛矿累计铅泄漏量约为479公吨，而采用含铅焊料的晶硅组件约为8554公吨。相比之下，照常发展情景下钙钛矿累计铅泄漏量约为2406公吨，高于无铅焊料晶硅组件的约1848公吨。到2060年，清洁生产、技术进步和最佳实践3种钙钛矿情景的累计泄漏量均低于无铅焊料晶硅情景。

在照常发展情景中，制造环节是钙钛矿光伏铅损失的主要来源。模型显示，该情景下钙钛矿全生命周期累计铅投入约为2.92万吨，其中58.9%发生流失，且主要集中在制造阶段。研究假设钙钛矿组件年破损率为2%，晶硅组件为0.1%;在照常发展和清洁生产情景下，钙钛矿组件使用寿命从约10年逐步提升，到2060年达到20年，而在技术进步和最佳实践情景下则提高至30年。

研究还将中国光伏产品出口纳入模型，以评估全球贸易对铅泄漏分布的影响。2022年至2024年，中国出口光伏产品中约45%流向欧洲。在模拟贸易情景下，发达经济体实际上将部分制造阶段的铅泄漏转移至生产地，而热带发展中国家由于组件衰减更快、回收能力有限，境内下游泄漏量可能最高达到对应进口产品上游泄漏量的3倍。以具体国家为例，巴西的下游泄漏量约119公吨、上游约50公吨;德国则分别约为17公吨和67公吨。

研究人员认为，如果将治理重点从单纯限制材料使用转向建立跨国生产者延伸责任机制，铅污染风险并不必然成为钙钛矿光伏商业化发展的主要障碍。目前，光伏行业尚未建立覆盖跨国生产链的类似机制。在欧盟，太阳能电池板不受《限制有害物质指令》(铅含量限值约束，但受到《废弃电气电子设备指令》管理，该指令要求生产者承担收集和处理费用，并为收集的太阳能电池板设定85%的回收率目标以及80%的再使用与再循环率目标。

钙钛矿光伏自问世以来，其含铅问题一直受到关注，相关实测数据也在持续积累。英国皇家化学会旗下期刊《EES Solar》此前发表的一项户外测试显示，一款遭冰雹损坏的玻璃-玻璃钙钛矿-晶硅叠层器件，在9个月内释放的铅约占其总含铅量的0.07%。目前钙钛矿光伏商业化部署仍处于早期阶段，牛津光伏已于2024年发运首批钙钛矿-晶硅叠层组件，中国协鑫和极电光能也已公布吉瓦级钙钛矿产线。上述研究成果以《钙钛矿太阳能电池被高估的生命周期铅风险与隐藏的跨境转移》为题，近期发表于《环境科学与技术》。