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日常生活中,我們使用的電視、冰箱、電腦等電器產(chǎn)品,一旦不能正常使用,都會被回收人員回收,成色好的產(chǎn)品在回收過程中會被回收人員修復(fù)故障,然后 ** 給有需要的人群,而完全不能使用的產(chǎn)品,在進(jìn)行報廢后,回收人員還會回收其中的電子器件、金屬等高價值物品,達(dá)到資源利用率優(yōu)的效果。
光伏組件也不例外,隨著光伏發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展,早的一批光伏組件已經(jīng)進(jìn)入報廢階段,需要進(jìn)行回收再利用。而根據(jù)估算,到2030年,全球報廢光伏組件可達(dá)到千萬噸級,市場規(guī)模近千億。
如果不能合理、高效地進(jìn)行光伏組件的回收利用,不僅浪費資源,還可能會造成比較嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此,充分回收利用廢舊光伏組件中的玻璃、貴金屬、硅晶片等具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義。
從當(dāng)前光伏市場來看,晶體硅光伏組件約占全部光伏組件的80%,其主要部件有玻璃、封裝材料、硅晶片、背板和金屬框。光伏組件的回收過程,能再次利用的材料有:硅晶片、玻璃和金屬框,而封裝材料、背板等結(jié)構(gòu)中含有的EVA、TPT等材料則需要進(jìn)行分解。如何在回收過程中,將硅晶片、玻璃、金屬框、EVA、TPT等材料分離,成為光伏組件回收過程中面臨的技術(shù)問題。
目前,國外已有關(guān)于晶體硅光伏組件回收利用的案例和報道,國內(nèi)還沒有成熟的體系,但已經(jīng)有相關(guān)機(jī)構(gòu)和科研人員實驗溶劑法、熱處理法等對光伏組件進(jìn)行回收利用。
(拆除框架后一般電池板結(jié)構(gòu))
熱處理法:
利用高溫使 EVA 封裝材料發(fā)生熱解,將電池片與蓋板玻璃、鋁框、背板等分開。由于背板在加熱時會發(fā)生收縮,產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致硅晶片破裂,所以未剝離TPT的完整光伏組件,熱處理后硅晶片的完整性較差。剝離TPT的光伏組件,熱處理后硅晶片的完整性較好。
熱處理的方法在某種程度上可以實現(xiàn)蓋板玻璃、背板與電池片的完全分離,但是其中的 EVA 和背板完全化為灰燼,并且伴有有害氣體的產(chǎn)生,如果處理不好會造成大氣污染。
溶劑法:
通過有機(jī)酸溶液、無機(jī)堿溶液,將光伏組件EVA、TPT、銀等分解出來,得到完整的或者純度較高的硅晶片。
國內(nèi)有研究者用硝酸和過氧化氮混合酸,在一定的條件下,實現(xiàn)了太陽能電池板玻璃、電池片、EVA等的有效分離, 得到了完整的硅晶片。也有研究者采用晶硅太陽能電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄堿和氫氟酸溶液, 對太陽能電池進(jìn)行回收處理,回收的銀粉、硅片都能直接利用,并用于生產(chǎn)太陽能電池片。
一定程度上來說,有機(jī)溶劑溶解法確實可以實現(xiàn)電池板的完整分離, 但是如何處理有機(jī)廢液是一個值得深思的問題。
機(jī)械處理法:
一般通過人工拆除的方式,將光伏組件接線盒與金屬邊框分別拆解下來,然后用機(jī)器粉碎電池板,分離出玻璃顆粒,后將剩余組分進(jìn)行深冷破碎成更細(xì)小顆粒,通過分選技術(shù),就可以將金屬物、硅粉、背板顆粒及 EVA 顆粒等材料分離開。當(dāng)然,這種方法只得到了不同成分的混合物,并沒有對各組分進(jìn)行充分分離,還是會造成資源的浪費,并沒有充分實現(xiàn)資源再利用。
18年在法國南部的Roosset市,歐洲首座太陽能電池板回收工廠投入運營。當(dāng)年度計劃回收1,300噸太陽能板,到2022年計劃回收4,000噸。這算是全球范圍內(nèi),光伏電池板回收利用的首 個應(yīng)用案例,為全球光伏組件回收事業(yè)開了個好頭。但就像上文說的,機(jī)械處理并沒有充分實現(xiàn)光伏組件的回收再利用,光伏組件回收事業(yè)仍有很長的路要走。
隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展,太陽能光伏組件將面臨較大的報廢量,在太陽能電池的拆解過程中,確保環(huán)保效益,并且實現(xiàn)電池組件各部分的有效分離以及無害化處理,實現(xiàn)廢棄電池板無害化、資源化回收再利用,是行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)需要共同探究解決的問題。面對千萬噸級廢棄電池板,近千億市場規(guī)模,太陽能光伏組件的回收利用是一項利國利民的事業(yè),需要行業(yè)內(nèi)相關(guān)人士共同鉆研探究。
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