2026年4月24日，上海交通大学溥渊未来技术学院、张江高等研究院未来材料创制中心戚亚冰教授，携手北京理工大学、上海交通大学与康奈尔大学的合作团队，在能源领域顶级期刊《Nature Energy》上发表了题为“Mitigating lead toxicity towards safe commercialization of perovskite solar cells”的综述论文。该论文系统提出了应对钙钛矿太阳能电池铅毒性问题的解决方案与技术路线，为解决这一关键隐患提供了全面指引。

铅基卤化物钙钛矿太阳能电池是目前钙钛矿光伏技术的主流方向。据测算，若以器件光电转换效率（PCE）20%、吸收层厚度500nm为基准，每新增1GW钙钛矿光伏装机容量，将对应约3.5吨铅的使用量。然而，铅作为典型的重金属污染物，对人体健康与生态环境均存在严重危害。因此，系统评估铅在钙钛矿光伏技术全流程中对环境与人体的潜在影响，具有十分重要的现实价值。

本综述首先对钙钛矿光伏体系中铅的环境与健康危害进行了定量分析，并结合全生命周期评估方法，深入剖析了铅污染管控所需的经济成本与环境收益。研究团队进一步建立了水驱动下铅从器件向外界泄漏的过程模型，并引入极端气候等关键变量，对铅的释放行为进行优化与修正，从而实现对钙钛矿光伏系统铅泄漏风险更全面、更精准的模拟与评估。

图1 铅基钙钛矿材料中铅元素的毒性示意图

基于当前研究进展，本文提出了三条切实可行的技术路线：

第一，材料本源替代。大力发展无铅或低铅钙钛矿光伏技术，通过从根本上替代材料体系或优化减量设计，从源头降低铅带来的环境与健康风险。

第二，器件工程阻控。具体从两个层面构建铅泄漏阻断机制：一是引入功能性添加剂与界面调控组分，提升钙钛矿层的环境稳定性，抑制水分引发的降解，从而切断铅向外迁移的主要路径；二是添加可与铅离子（Pb²⁺）形成稳定配位结构的化学试剂，对可能释放的游离态铅离子进行原位络合与固化，实现无害化处理。

第三，铅资源循环利用。构建闭环式物质循环体系。短期内可优先采用铅酸电池回收的再生铅资源；长期则需建立钙钛矿光伏组件退役后的专属铅回收系统，从废旧电池中回收铅元素，以此在宏观层面减少原生铅开采与环境排放压力。

图2 钙钛矿太阳能电池中铅再循化路径示意图

该论文的第一作者为北京理工大学林东旭博士，第二作者为上海交通大学2025级博士研究生黄远方。上海交通大学溥渊未来技术学院、张江高等研究院未来材料创制中心戚亚冰教授与北京理工大学姜岩教授为共同通讯作者。此项研究工作得到了国家自然科学基金、上海交通大学溥渊未来技术学院、张江高等研究院、极端能源材料智能创制教育部重点实验室的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-026-02037-2