近年來(lái)，全球光伏產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大，基于晶硅太陽(yáng)電池的光伏組件含有大量的有價(jià)元素(鋁、硅、銀、銅和錫等)，并且含有少量鉛，將其丟棄和填埋會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，對(duì)其進(jìn)行回收處理具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
我國(guó)光伏市場(chǎng)在2010 年開(kāi)始高速發(fā)展，之后每年都有大量的光伏組件裝機(jī)，根據(jù)光伏組件20-25年的壽命推算，在未來(lái)10余年將會(huì)迎來(lái)光伏組件報(bào)廢的第一次高峰。
一塊標(biāo)準(zhǔn)的晶硅組件質(zhì)量約為20 kg，基本結(jié)構(gòu)包括太陽(yáng)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(yáng)電池間都是通過(guò)一層有機(jī)物封裝層黏合。
太陽(yáng)能電池為整個(gè)光伏組件的核心，質(zhì)量占整個(gè)光伏組件的4% 左右，成分主要包括硅、銀、銅、鋁和其他有價(jià)金屬等。銀在光伏組件中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為（350~600）×10-6，幾乎與美國(guó)高品位銀礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)((800~1 100)×10-6)相當(dāng)。
光伏封裝層最常用的材料是EVA，EVA 在組件中起到黏接玻璃、電池和背板的作用，還能保護(hù)電池組中硅晶片免受外界環(huán)境的影響，延長(zhǎng)太陽(yáng)電池使用壽命。
蓋板玻璃主要起到保護(hù)太陽(yáng)電池和減少反射率的作用，一般為透光性較好、機(jī)械性能好、強(qiáng)度高、含鐵量較低的鈉鈣硅玻璃。
背板在組件中起到密封、絕緣、防潮和保護(hù)太陽(yáng)電池的作用，類(lèi)型主要為含氟背板、玻璃背板和有機(jī)透明背板等。
廢舊光伏組件的各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大致如下：
1000 kg 廢舊光伏組件中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)
廢舊晶硅光伏組件的回收大致分為組件拆解和組分回收兩大部分。
光伏組件的結(jié)構(gòu)為玻璃?EVA?太陽(yáng)電池?EVA?背板或玻璃的夾心結(jié)構(gòu)，最外還有一層框架和接線盒。拆解的工藝包括拆解外框和接線盒、去除EVA分離蓋板玻璃和背板兩步。
外框和接線盒是依靠人工或者自動(dòng)化機(jī)械從退役光伏組件上拆解，目前的拆解技術(shù)基本成熟。早期常用的人工拆解方式隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，難以滿足大規(guī)模退役組件拆解的需求。
法國(guó)Roosset 公司研發(fā)了自動(dòng)化光伏組件分選生產(chǎn)線，包括自動(dòng)拆框機(jī)和材料分選機(jī)等設(shè)備，自動(dòng)化程度較高，可節(jié)約大量人力成本，但設(shè)備成本較高。
EVA 封裝層與蓋板玻璃、背板的剝離強(qiáng)度較大( 一般大于30 N/cm)，無(wú)法通過(guò)人工機(jī)械剝離。分離方法通常為溶劑溶解法和熱處理法。
溶劑溶解法是使用溶劑對(duì)已經(jīng)去除鋁外框、接線盒和背板的光伏組件進(jìn)行浸泡，使得蓋板玻璃和太陽(yáng)電池分離。
溶劑溶解法優(yōu)勢(shì)在于對(duì)太陽(yáng)電池的損傷較小， 有望無(wú)損回收硅晶片。通過(guò)這種回收方法，硅的回收和再利用率一般可以達(dá)到90%以上，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量大、溶解速率低、溶解時(shí)間長(zhǎng)和廢液處理困難等缺點(diǎn)，只能小規(guī)模應(yīng)用。
熱處理法是指通過(guò)加熱對(duì)有機(jī)封裝層EVA進(jìn)行軟化、剝離或分解以達(dá)到分離蓋板玻璃和太陽(yáng)電池的目的的方法。
熱解法通過(guò)在 460~570 ℃的有氧或無(wú)氧氣氛下熱解EVA，去除率達(dá)到99%以上，具有EVA去除率高、使用的化學(xué)藥劑少和能適應(yīng)大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
熱解法也存在一些不足，如容易產(chǎn)生局部過(guò)熱而導(dǎo)致電池片碎裂，不能保持硅電池的完整性，且熱解后會(huì)有極少量有機(jī)物殘留在電池表面，影響產(chǎn)品純度。
中國(guó)晶科能源有限公司研發(fā)了一種基于熱場(chǎng)勻流熱解 EVA 分離硅光伏組件的方法，通過(guò)控制熱場(chǎng)均勻分布，達(dá)到高效除去EVA的目的，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用。
主要是依靠物理切割、錘擊、擠壓和磨削等手段，將太陽(yáng)電池破碎成較小的顆粒，然后，通過(guò)篩分分選粒徑不同的顆粒，對(duì)含有EVA 黏接劑的組分進(jìn)行熱處理，達(dá)到回收玻璃、硅和金屬的目的。
通過(guò)轉(zhuǎn)子破碎機(jī)破碎后的顆粒粒徑為 0.08~8.00 mm，然后使用篩網(wǎng)進(jìn)行篩分。顆粒粒徑在1 mm以上的組分通常含有 EVA，所以，需要對(duì)粒徑較大的組分在650 ℃進(jìn)行1次熱處理。顆粒粒徑較小的部分則一般是玻璃、硅和金屬，玻璃集中在粒徑為 0.4~ 1.0 mm 的組分中，金屬組分粒徑則集中在 0.08~0.40 mm。
該法使用設(shè)備單一，成本較低，玻璃回收率在85%以上，通過(guò)粒徑篩分的金屬純度較低，需要通過(guò)濕法冶金過(guò)程進(jìn)行純化。
為了得到純度較高的金屬和硅，可使用化學(xué)試劑處理太陽(yáng)電池，通過(guò)濕法冶金浸提得到金屬單質(zhì)，硅片也可以經(jīng)過(guò)凈化成為光伏產(chǎn)業(yè)的原料。
第一步是濕法浸出，使用各種化學(xué)試劑，將太陽(yáng)電池表面的金屬浸出到溶液中，并去除減反層、發(fā)射極。
從酸浸得到的浸出液中可以得到含有 Cu，Ag，Al 和 Pb 的溶液。分離提取的方法有置換法、沉淀還原法和電解還原法等。
化學(xué)回收方法可以高效分離和回收光伏組件中的有價(jià)元素，也可以適應(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，成本較高。
總的來(lái)說(shuō)，組件拆解的工藝包括2步：機(jī)械拆解外框和接線盒，去除EVA分離蓋板玻璃和背板。其中關(guān)鍵步驟是去除EVA、分離蓋板玻璃和背板，主要方法為溶劑溶解法和熱處理法。
組件組分回收的方法一般分為物理回收和化學(xué)回收。物理方法對(duì)環(huán)境較友好，對(duì)設(shè)備的要求不高。但物理法回收的組分純度較低，影響回收后產(chǎn)品的價(jià)值。化學(xué)回收方法可以高效分離和回收光伏組件中的有價(jià)元素，但成本較高。
目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)退役光伏組件回收和處理的完整工藝較少，我們預(yù)測(cè)從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度的考量，光伏組件的回收在未來(lái)將是一個(gè)增長(zhǎng)市場(chǎng)。
參考素材：廢舊光伏組件回收技術(shù)研究進(jìn)展-周哲
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原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦高分子）：廢舊光伏組件未來(lái)10年大增，如何進(jìn)行回收？
