城市環境研究所在廢棄光伏組件資源回收方面取得研究進展

文章來源:城市環境研究所  |  發布時間:2021-10-09  |  【打印】 【關閉

  

  为应对化石能源危机和气候变化问题,以太阳能为代表的新能源行业快速崛起。截止2020年,全球光伏累积装机容量已达715 GW,其中我国装机容量为259 GW,已连续7年位居全球首位。然而,光伏组件的使用寿命通常为25-30年,因此巨大的装机容量必将带来巨量光伏新兴废弃物的产生,其中含有的Pb、Cd等重金属易威胁生态环境和人类健康。同时,废弃光伏组件中含有大量有价资源,建立其资源化回收技术不仅可实现废弃物的安全处置,还可实现二次资源的再生利用,符合国家发展循环经济战略。 

  基于以上背景,城市環境研究所清潔能源技術與炭材料研究組以晶體矽光伏組件爲研究對象,提出溶劑熱溶脹聯合熱處理法進行組件的拆解與回收。結果表明,熱處理過程中EVA分解氣的産生與積累是導致回收過程晶體矽片損壞的主要原因;本回收體系采用溶劑熱溶脹法對光伏組件進行預處理,可實現EVA的溶脹與部分去除,從而建立氣體釋放通道;再聯合熱處理法對EVA進行徹底分解與去除,EVA分解氣從氣體釋放通道溢散。較于現有回收技術,晶體矽片的回收完整率可提高近10倍;采用特定溶劑進行溶劑熱溶脹處理時,還可實現組件中含氟背板的快速降解,避免了傳統直接熱處理過程含氟氣體的釋放,二次汙染小。經測試,回收矽片的多項性能指標,包括間隙氧含量、代位碳含量、電阻率、少子壽命等均與商業矽片相近。 

  研究成果以Nondestructive silicon wafer recovery by a novel method of solvothermal swelling coupled with thermal decomposition为题发表在国际期刊Chemical Engineering Journal上。博士研究生许新海为第一作者,汪印研究员和赖登国博士为共同通讯作者。该研究得到了中科院A类战略先导科技专项(XDA23030301)、两所融合基金(RHZX-2018-001)、福建省工业引导性项目(2019H0056)和厦门市科技计划项目(3502Z20203074)的资助。

  論文鏈接

晶體矽光伏組件結構示意和資源回收工藝流程