近年來，全球光伏產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大，基于晶體硅太陽能電池光伏組件含有大量有價(jià)元素（鋁、硅、銀、銅、錫等），含有少量鉛，丟棄填埋會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，回收具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

  

  2010年中國光伏市場 隨著年的快速發(fā)展，每年都有大量的光伏組件安裝。根據(jù)光伏組件20-25年的使用壽命，光伏組件報(bào)廢的**個(gè)高峰將在未來10年內(nèi)迎來。

  光伏組件的結(jié)構(gòu)組成

  晶硅組件的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量約為20 kg，基本結(jié)構(gòu)包括太陽能電池、有機(jī)封裝層、蓋板玻璃、背板、外框和接線盒，其中，蓋板玻璃、背板與太陽電池間都是通過一層有機(jī)物封裝層黏合。

  

  太陽能電池是整個(gè)光伏組件的核心，質(zhì)量占整個(gè)光伏組件的4% 主要成分包括硅、銀、銅、鋁等有價(jià)金屬。光伏組件中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為(350~600)×幾乎與美國高品位銀礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(800~1 100)×10-6)相當(dāng)。

  光伏封裝層*常用的材料是EVA，EVA 它還可以保護(hù)電池組中的硅晶片免受外界環(huán)境的影響，延長太陽能電池的使用壽命。

  蓋板玻璃主要用于保護(hù)太陽能電池，降低反射率，一般為透光性好、機(jī)械性能好、強(qiáng)度高、鐵含量低的鈉鈣硅玻璃。

  背板在組件中起到密封、絕緣、防潮、保護(hù)太陽能電池的作用，主要有氟背板、玻璃背板和有機(jī)透明背板。

  廢光伏組件各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致如下：

  

  1000 kg 廢光伏組件中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

  廢晶硅光伏組件的回收大致分為組件拆卸和組件回收兩部分。

  一、組件拆卸

  光伏組件的結(jié)構(gòu)是玻璃?EVA?太陽電池?EVA?背板或玻璃的三明治結(jié)構(gòu)，除了框架和接線盒。拆卸過程包括拆卸外框和接線盒，拆卸EVA將蓋板玻璃和背板分開兩步。

  

  1. 拆下外框和接線盒

  外框和接線盒依靠人工或自動(dòng)化機(jī)械從退役光伏組件上拆卸，目前的拆卸技術(shù)基本成熟。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，早期常用的人工拆卸方法難以滿足大型退役組件拆卸的需要。

  法國Roosset 公司開發(fā)了自動(dòng)光伏組件分選生產(chǎn)線，包括自動(dòng)框架拆卸機(jī)、材料分選機(jī)等設(shè)備，自動(dòng)化程度高，可節(jié)省大量勞動(dòng)力成本，但設(shè)備成本高。

  2. EVA封裝層與蓋板玻璃和背板剝離

  EVA 封裝層與蓋板玻璃和背板的剝離強(qiáng)度較大( 一般大于30 N/cm)，人工機(jī)械不能剝離。 溶劑溶解和熱處理通常采用分離法。

  （1）溶劑溶解法

  溶劑溶解法是用溶劑浸泡去除鋁外框、接線盒和背板的光伏組件，使蓋板玻璃與太陽能電池分離。

  

  溶劑溶解法的優(yōu)點(diǎn)是對太陽能電池的損壞較小， 硅晶片有望無損回收。通過這種回收方法，硅的回收利用率一般可以達(dá)到90%以上，具有一定的應(yīng)用前景。

  在實(shí)際應(yīng)用中，溶劑溶解法存在溶劑消耗大、溶解率低、溶解時(shí)間長、廢液處理困難等缺點(diǎn)，只能小規(guī)模應(yīng)用。

  (2)熱處理法

  熱處理是指有機(jī)封裝層的加熱EVA軟化、剝離或分解蓋板玻璃和太陽能電池的目的。

  

  通過熱解 460~570 ℃熱解有氧或無氧氣氛EVA，去除率在99%以上，有EVA去除率高，使用化學(xué)品少，能適應(yīng)大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

  熱解也存在一些不足，如局部過熱容易導(dǎo)致電池碎片破裂，不能保持硅電池的完整性，電池表面會(huì)殘留少量有機(jī)物，影響產(chǎn)品的純度。

  基于熱場勻流熱解 EVA 通過控制熱場均勻分布，分離硅光伏組件的方法可以有效去除EVA目前已能實(shí)現(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用。

  二、成分回收

  （1）物理法

  太陽能電池主要通過物理切割、錘擊、擠壓和研磨破碎成小顆粒，然后通過篩分選擇不同粒徑的顆粒EVA 熱處理粘合劑的成分，以回收玻璃、硅和金屬。

  

  通過轉(zhuǎn)子破碎機(jī)破碎后的顆粒粒徑為 0.08~8.00 mm，然后用篩網(wǎng)篩分。顆粒粒徑在1 mm通常包含上述成分 EVA，因此，粒徑較大的成分需要在650 ℃熱處理一次。粒徑較小的部分一般為玻璃、硅和金屬，玻璃集中在粒徑較小的部分 0.4~ 1.0 mm 在成分中，金屬成分的粒徑集中在 0.08~0.40 mm。

  該方法設(shè)備單一，成本低，玻璃回收率85%以上，粒徑篩分的金屬純度低，需要濕冶金工藝純化。

  （2）化學(xué)法

  為了獲得高純度的金屬和硅，太陽能電池可以用化學(xué)試劑處理，金屬單質(zhì)可以通過濕冶金提取，硅片也可以凈化成光伏工業(yè)的原料。

  **步是浸泡濕法，用各種化學(xué)試劑將太陽能電池表面的金屬浸泡在溶液中，去除反層和發(fā)射極。

  

  從酸浸出的浸出液中可以得到 Cu，Ag，Al 和 Pb 溶液。分離提取方法包括置換法、沉淀還原法和電解還原法。

  

  硅和金屬的化學(xué)回收

  化學(xué)回收方法能有效分離和回收光伏組件中的有價(jià)元素，適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，但會(huì)產(chǎn)生一定的廢水、廢氣和廢渣，成本高。

  總的來說， 組件拆卸過程包括2個(gè)步驟：機(jī)械拆卸外框和接線盒，拆卸EVA分離蓋板玻璃和背板。 關(guān)鍵步驟是去除EVA、主要方法是溶劑溶解法和熱處理法。

  組件組件回收的方法一般分為物理回收和化學(xué)回收。物理方法對環(huán)境友好，對設(shè)備要求不高。但物理回收的成分純度較低，影響產(chǎn)品的價(jià)值?；瘜W(xué)回收方法可以有效地分離和回收光伏組件中的有價(jià)元素，但成本較高。

  目前，國內(nèi)外退役光伏組件的回收處理工藝較少。我們預(yù)測，從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)的角度來看，光伏組件的回收將是未來的增長市場。

  參考資料：廢光伏組件回收技術(shù)研究進(jìn)展-周哲

  艾可編輯：艾可

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