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作者:管理员    发布于:2026-10-29 06:10   文字:【大】【中】【小】

  在光伏组件工业生产和应用市场中,晶体硅光伏组件(包括单晶硅和多晶硅光伏组件)是最常见的组件类型,其市场份额一直保持在 85%~90%。晶体硅光伏组件的结构如下图所示,从上到下依次是玻璃、EVA、太阳能电池、EVA 及背板。各层材料经真空层压后再安装铝边框和接线盒等部件,封装成光伏组件。封装除了可以保证光伏组件具有一定的机械强度外,还具有改善光伏组件绝缘、防潮、耐候等性能的作用。

  根据晶体硅光伏组件目前的回收方式及工艺水平,基于其回收过程中电池硅片的完整性考虑,可将现有的回收方式分为两大类:电池无损回收路线和成分综合回收路线。电池无损回收路线关注回收电池硅片的完整性,所采用的回收工艺通常很大程度上受到“无损硅片”的限制,并期望将回收的电池硅片直接再利用于生产光伏电池,从而降低制造光伏组件的成本;而成分综合回收路线则不集中关注电池硅片的完整性回收工艺上,而是综合考虑组件中各成分的回收价值和环境评估,力争使回收效益最大化。

  使用 HNO3溶液和 KOH 溶液去除银电极和铝电极之后,将含有磷酸的刻蚀膏涂抹在硅片表面上以去除电池表面的减反射层,刻蚀方案如下图所示。值得注意的是,采用刻蚀液清洗太阳能电池片需要平衡硅的纯度及回收率之间的关系。刻蚀液清洗时间过短,不足以完全去除电池硅片表面的杂质,硅片的纯度较低;清洗时间过长,硅片表面的杂质基本全部去除,但会导致刻蚀液对硅片的刻蚀溶解。

  光伏组件正常热解情况和完整太阳能电池回收的试验如下图所示,左3图(a1、b1、c1)分别表示光伏组件正常热解情况,右3图分别为完整太阳能电池回收的试验:(a2)采用带有凹槽的机械夹具,(b2)有机溶剂蒸汽在EVA内部建立气体释放通道,(c2)通过EVA图案化和破碎玻璃建立气体释放通道。

  废旧组件的成分综合回收路线的优势是可处理如晶体硅、薄膜等不同类型的光伏组件,不再受组件间成分差异的限制。其次,通过不同的破碎、分选程序,可对其中的玻璃、高价金属、硅等材料进行回收,混合材料每通过一步分选,将缩短后期的分离和纯化过程。同时,该路线不集中关注电池硅片的完整性回收,通常可采用机械设备进行大吞吐量的作业。

  与传统破碎方式相比,高压脉冲破碎为光伏组件中金属更高的分离效率提供了可能性,高压脉冲破碎已被应用于电路板的回收,并取得了良好的效果。

  另外,由于聚合物材料和太阳能电池及金属互连条间的热膨胀系数存在显著差异,利用各层材料之间的热学性质差异和光伏组件刚性层(玻璃、硅片)与聚合物层(EVA、背板)层压形成的特殊结构,在低温条件下对层压件进行低温诱导分层存在可能性。

  鉴于晶体硅光伏组件回收过程的高度复杂性,其他有用的材料,如玻璃、铝和银,越来越有助于提高组件回收过程中的经济可行性。废旧光伏组件各材料的回收及再利用途径如下图所示。

  (1) 组件分层:化学处理由于需要大量的试剂、反应周期长并伴有废液废气产生,不太可能成为一个可行的工业化过程;机械处理分层并未对EVA和背板进行有效去除,破碎后组件的剩余部分仍需要进一步处理;从经济和生态的角度看,热处理分层可能是更有利的选择。

  (2) 电池无损回收:随着生产技术的提高,电池硅片的厚度越来越薄,回收无损硅片的难度越来越大。电池的效率每年都在提高,电池组分和结构也有所变化,处理和净化成本也随之升高,制造商不太可能对效率较低的再生电池感兴趣。

  (3) 成分综合回收:低温破碎与高压脉冲破碎回收工艺对光伏组件有更好的解离及破碎效果,有望实现废旧光伏组件回收过程无害化,是非常具有发展前景的回收工艺。

  (4) 经济性与环境性:回收废旧光伏组件中的玻璃、硅及金属材料,并通过湿法冶金等工艺进一步提高材料的纯度以将其投入供应链中更高价值的部分,对于回收过程的经济可持续性有着至关重要的影响。鉴于当前废旧光伏组件回收的经济动机是不利的,有必要实行合理的回收补贴政策,在整个能源行业鼓励生产商承担责任。

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