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钙钛矿太阳能电池（PSCs）提供了高效、低成本的光伏技术，但其可持续商业化受限于毒性、有限稳定性、关键材料需求以及不确定的寿命末期处理路径。在此，研究人员提出一个情景化的循环性框架，整合生态设计、寿命延长、回收与最终处置。以1 m2 PS
钙钛矿太阳能电池（PSCs）提供了高效、低成本的光伏技术，但其可持续商业化受限于毒性、有限稳定性、关键材料需求以及不确定的寿命末期处理路径。在此，研究人员提出一个情景化的循环性框架，整合生态设计、寿命延长、回收与最终处置。以1 m2 PSC作为生命周期评价（LCA）的功能单位，研究人员通过基于ReCiPe的指标评估环境影响，并引入净回收增益（NRG）、平准化循环环境影响（LCEI）与净循环增益（NCG）。结果揭示了循环策略优先级随寿命的转变：稳定性增强在短寿命阶段主导循环效益，延长一年的边际NCG从第1年的44.4%下降至第4年的20.0%。随着寿命增加，碳电极采用、无铅（Pb-free）设计与优化水基回收的NCG分别在约4年、6年和7年后超过额外延长一年寿命的边际NCG。该框架为PSCs的阶段依赖性循环设计提供了定量指导。
钙钛矿太阳能电池（PSCs）正处于从实验室走向规模化应用的关键阶段，其可持续商业化受到材料毒性、运行稳定性不足、关键材料供应风险及寿命末期处理路径不确定等多重制约。全球光伏装机预计2050年将超过4500 GW，届时可能产生6000–7800万吨废弃物，其中包含铅（Pb）、镉（Cd）、铟（In）、银（Ag）等既有害又具有战略重要性的材料。已有生命周期评价（LCA）和技术经济分析虽然识别了制造与材料热点，但大多将生态设计、运行稳定性和寿命末期回收分开评估，难以判断某一策略是否真正降低系统级环境负担。一个可回收的器件若寿命过短仍不可持续；一个长寿命器件若依赖稀缺或有毒材料也可能带来高影响；一种低环境影响替代若降低效率或耐久性则可能适得其反。为此，研究人员将循环性（circularity）定义为一种系统级闭环设计与管理原则，目标是尽可能保留器件、组件和材料的功能价值，同时减少原生资源投入、废物产生和寿命末期负担，并在此基础上建立了一个整合生态设计、寿命延长、回收与最终处置的情景化评估框架。
研究以1 m
2 PSC为LCA功能单位，以Cu电极器件（ITO/SnO
2/钙钛矿/Spiro-OMeTAD/Cu）为基准，构建了涵盖生态设计、寿命延长和回收三个维度的情景矩阵。研究人员基于ReCiPe 2016 Egalitarian视角评估终点环境影响，首次引入净回收增益（NRG）、平准化循环环境影响（LCEI）与净循环增益（NCG）三项定量指标。LCEI将初始制造、回收、维护和最终处置的环境影响除以循环寿命内总发电量，NCG量化循环策略相对对应线性基线的百分比改善，NRG衡量回收路线相对填埋的倍数效益。结果显示，循环策略的优先级高度依赖器件寿命：稳定性提升在短寿命阶段主导循环效益，延长一年的边际NCG从第1年的44.4%下降至第4年的20.0%；碳电极采用、无铅设计和优化水基回收的NCG分别在器件寿命约4年、6年和7年后超过额外延长一年寿命的边际收益。
在关键技术方法上，研究人员采用层次化清单获取策略：材料和工艺数据优先取自ecoinvent数据库，对数据库未收录的钙钛矿专用前驱体则基于已发表合成路线建模质量与能量平衡；数据来源为ecoinvent数据库及文献报道的合成工艺，并按1 m
2功能单位统一缩放。制造过程计入各沉积技术的材料利用率和设备能耗，回收路线分别建模有机溶剂与水基两种体系，并显式计入回收引起的性能退化率（R
rec）。以上方法支撑了全部情景的定量比较。
研究结果包含四个主要部分。（1）电极替代主导生态设计增益。通过比较七种生态设计场景的ReCiPe终点影响，碳电极替代Cu电极进一步降低约20%综合环境影响，无电子传输层（ETL-free）设计约14%，无铅设计约13%，无空穴传输层（HTL-free）与绿色溶剂替代仅约3%和0.02%，说明电极材料替代是生态设计阶段最有效的干预手段，且任何生态设计都不得以牺牲效率或稳定性为代价。（2）层压封装为寿命延长带来最大效益。研究人员比较基线（0.5年）、2D钙钛矿钝化（1.5年）、Al
2O
3封装（2年）与层压封装（7年）四种器件，发现层压封装将人类健康、生态系统质量和资源稀缺影响分别降至基线的9.4%、9.5%和11.5%，即使引入聚烯烃弹性体（POE）等附加材料，数量级的寿命延长仍能充分稀释制造负担。（3）水基回收有益但受循环次数限制。水基回收路线在各循环次数下的NRG均高于有机溶剂路线约5.1%–9.3%；从填埋到首次回收的环境改善最大，后续循环边际收益递减。当R
rec达到0.1时，重复回收转为环境不利，因此回收应优化而非最大化。（4）LCEI与NCG量化寿命、生态设计与回收的循环效益。LCEI-寿命曲线显示所有器件架构的LCEI随寿命延长快速下降；碳电极、无铅设计和三次水基回收的NCG分别为19.9%、15.1%和13.8%；寿命延长的边际NCG在9年后低于10%，20年后低于5%。综合结果表明，器件寿命约4年后，材料替代与优化回收的优先级逐步提升。
讨论部分指出，循环性不应被简化为“可回收”“无毒”或“耐用”等单一属性的定性标签，而应通过单位发电量的环境改善来判断。回收应优化而非最大化，未来研究需报告再制造器件的效率、退化率、过程投入及最大环境可行循环次数。研究结论表明，PSC循环发展应采取阶段性策略：短寿命器件以稳定性提升为最优先杠杆，长寿命器件则更应注重高影响材料替代和低负担、低退化的回收路线；LCEI与NCG框架为不同寿命阶段循环策略的选择提供了统一、可更新的定量工具，并强调相对价值随器件寿命变化的稳健原则。
