废旧光伏组件未来10年大增，如何进行回收？

  近年来，全球光伏产业不断扩大，基于晶体硅太阳能电池光伏组件含有大量有价元素（铝、硅、银、铜、锡等），含有少量铅，丢弃填埋会造成一定的资源浪费和环境污染，回收具有重要的环境和经济价值。

  

  2010年中国光伏市场 随着年的快速发展，每年都有大量的光伏组件安装。根据光伏组件20-25年的使用寿命，光伏组件报废的**个高峰将在未来10年内迎来。

  光伏组件的结构组成

  晶硅组件的标准质量约为20 kg，基本结构包括太阳能电池、有机封装层、盖板玻璃、背板、外框和接线盒，其中，盖板玻璃、背板与太阳电池间都是通过一层有机物封装层黏合。

  

  太阳能电池是整个光伏组件的核心，质量占整个光伏组件的4% 主要成分包括硅、银、铜、铝等有价金属。光伏组件中银的质量分数约为(350~600)×几乎与美国高品位银矿的质量分数(800~1 100)×10-6)相当。

  光伏封装层*常用的材料是EVA，EVA 它还可以保护电池组中的硅晶片免受外界环境的影响，延长太阳能电池的使用寿命。

  盖板玻璃主要用于保护太阳能电池，降低反射率，一般为透光性好、机械性能好、强度高、铁含量低的钠钙硅玻璃。

  背板在组件中起到密封、绝缘、防潮、保护太阳能电池的作用，主要有氟背板、玻璃背板和有机透明背板。

  废光伏组件各成分的质量分数大致如下：

  

  1000 kg 废光伏组件中各成分的质量分数

  废晶硅光伏组件的回收大致分为组件拆卸和组件回收两部分。

  一、组件拆卸

  光伏组件的结构是玻璃−EVA−太阳电池−EVA−背板或玻璃的三明治结构，除了框架和接线盒。拆卸过程包括拆卸外框和接线盒，拆卸EVA将盖板玻璃和背板分开两步。

  

  1. 拆下外框和接线盒

  外框和接线盒依靠人工或自动化机械从退役光伏组件上拆卸，目前的拆卸技术基本成熟。随着行业的快速发展，早期常用的人工拆卸方法难以满足大型退役组件拆卸的需要。

  法国Roosset 公司开发了自动光伏组件分选生产线，包括自动框架拆卸机、材料分选机等设备，自动化程度高，可节省大量劳动力成本，但设备成本高。

  2. EVA封装层与盖板玻璃和背板剥离

  EVA 封装层与盖板玻璃和背板的剥离强度较大( 一般大于30 N/cm)，人工机械不能剥离。 溶剂溶解和热处理通常采用分离法。

  （1）溶剂溶解法

  溶剂溶解法是用溶剂浸泡去除铝外框、接线盒和背板的光伏组件，使盖板玻璃与太阳能电池分离。

  

  溶剂溶解法的优点是对太阳能电池的损坏较小， 硅晶片有望无损回收。通过这种回收方法，硅的回收利用率一般可以达到90%以上，具有一定的应用前景。

  在实际应用中，溶剂溶解法存在溶剂消耗大、溶解率低、溶解时间长、废液处理困难等缺点，只能小规模应用。

  (2)热处理法

  热处理是指有机封装层的加热EVA软化、剥离或分解盖板玻璃和太阳能电池的目的。

  

  通过热解 460~570 ℃热解有氧或无氧气氛EVA，去除率在99%以上，有EVA去除率高，使用化学品少，能适应大规模、工业化生产等优点。

  热解也存在一些不足，如局部过热容易导致电池碎片破裂，不能保持硅电池的完整性，电池表面会残留少量有机物，影响产品的纯度。

  基于热场匀流热解 EVA 通过控制热场均匀分布，分离硅光伏组件的方法可以有效去除EVA目前已能实现小规模应用。

  二、成分回收

  （1）物理法

  太阳能电池主要通过物理切割、锤击、挤压和研磨破碎成小颗粒，然后通过筛分选择不同粒径的颗粒EVA 热处理粘合剂的成分，以回收玻璃、硅和金属。

  

  通过转子破碎机破碎后的颗粒粒径为 0.08~8.00 mm，然后用筛网筛分。颗粒粒径在1 mm通常包含上述成分 EVA，因此，粒径较大的成分需要在650 ℃热处理一次。粒径较小的部分一般为玻璃、硅和金属，玻璃集中在粒径较小的部分 0.4~ 1.0 mm 在成分中，金属成分的粒径集中在 0.08~0.40 mm。

  该方法设备单一，成本低，玻璃回收率85%以上，粒径筛分的金属纯度低，需要湿冶金工艺纯化。

  （2）化学法

  为了获得高纯度的金属和硅，太阳能电池可以用化学试剂处理，金属单质可以通过湿冶金提取，硅片也可以净化成光伏工业的原料。

  **步是浸泡湿法，用各种化学试剂将太阳能电池表面的金属浸泡在溶液中，去除反层和发射极。

  

  从酸浸出的浸出液中可以得到 Cu，Ag，Al 和 Pb 溶液。分离提取方法包括置换法、沉淀还原法和电解还原法。

  

  硅和金属的化学回收

  化学回收方法能有效分离和回收光伏组件中的有价元素，适应大规模工业应用，但会产生一定的废水、废气和废渣，成本高。

  总的来说， 组件拆卸过程包括2个步骤：机械拆卸外框和接线盒，拆卸EVA分离盖板玻璃和背板。 关键步骤是去除EVA、主要方法是溶剂溶解法和热处理法。

  组件组件回收的方法一般分为物理回收和化学回收。物理方法对环境友好，对设备要求不高。但物理回收的成分纯度较低，影响产品的价值。化学回收方法可以有效地分离和回收光伏组件中的有价元素，但成本较高。

  目前，国内外退役光伏组件的回收处理工艺较少。我们预测，从环境保护和经济的角度来看，光伏组件的回收将是未来的增长市场。

  参考资料：废光伏组件回收技术研究进展-周哲

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