随着全球光伏产业的蓬勃发展，光伏组件作为光伏电站中最关键的部件，面临着大规模的资源流失及重金属在环境中的扩散问题，回收报废光伏组件中所含的二次资源将成为解决环境污染问题、推动光伏行业可持续发展的重要途径。为实现光伏组件的高效拆解和解离，采用热、机械和化学等处理工艺备受研究者们关注。在综合分析太阳能电池回收完整性的基础上，提出了晶体硅光伏组件的两种回收技术路线——废旧组件的电池无损回收路线和成分综合回收路线。基于此，通过对废旧组件回收过程中解离方法、电池硅片破损、材料回收再利用、经济性和环境性分析进行综述，旨在对研发更加绿色高效的回收工艺提供借鉴与参考。他们的研究成果以题为

　　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图 1 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 。 回收路线 晶体硅光伏组件回收路线

　　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，刻蚀方案如图 3 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图4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。 光 伏组件试样通过高压脉冲破碎后各粒径下的材料 分布如图 5 所示。

　　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 及再利用途径如图 7 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 。

　　[1]高德东，王珊，孟广双. 光伏系统清洁维护技术[M]. 北京：电子工业出版社，2021.

　　， 青海大学机械工程学院教授、博导、青海省自然科学与工程技术优秀学科带头人。2004年获青海大学计算机科学与技术学士学位，2007年获清华大学机械电子工程硕士学位，2017年获浙江大学机械电子工程博士学位。 主要从事计算机辅助医疗工程/微创手术机器人、新能源智能维护与智慧运行及农业机械化等方面的教学和科研工作。主持完成国家自然科学基金2项、青海省重点研发计划项目2项及应用基础研究项目3项。2019年获得宝钢教育基金优秀教师奖，2020年获得青海省教育教学成果奖三等奖（第二），入选青海省昆仑英才高端创新创业领军人才计划。发表学术论文90余篇，出版教材《大话机器人》、专著《光伏系统清洁维护技术》 。主创简介

　　， 青海大学机械工程学院副教授，主要研究方向为单晶炉热场、光伏电池板以及冶金工程等。近五年来先后主持和参与青海省科技厅、西宁市科技局、自然科学基金等多项课题，发表学术论文60余篇。2017年度荣获省教育厅小岛奖励金，2021年度中国民主同盟青海地方组织70周年先进个人。

　　[3]王林泽，高德东，白辉全，等. 基于力视感知的斜尖柔性针轨迹预测[J]. 机械工程学报，2021，57(11)：52-60.[4] 张军涛,朱少康,王珊，等. 基于有效介质理论的积灰组件透射特性研究[J].太阳能学报,2022,43(10):52-58 .

　　[5] 朱少康，王珊，张军涛，等. 光伏阵列的微气候特征及其对站区植物生长特性的影响[J]. 生态学杂志，2021，40(10)：3078-3087 .

　　JME学院是由《机械工程学报》编辑部2018年创建，以关注、陪伴青年学者成长为宗旨，努力探索学术传播服务新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊主编宋天虎。