張建文， 王海東， 梁 漢， 張勝廣， 劉 浪， 馬崇振

（1.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長沙 410083； 2.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012）

光伏發(fā)電技術(shù)是一種將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，光伏發(fā)電系統(tǒng)具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需燃料消耗和建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2021 年，全球太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)920 GW；新增裝機(jī)量達(dá)到170 GW，同比增長30.8%［1］。 世界各國在碳中和目標(biāo)指引下，太陽能光伏發(fā)電將迎來快速發(fā)展機(jī)遇，預(yù)計(jì)全球光伏新增裝機(jī)將由2021 年的170 GW增長到2025 年的270～330 GW［2］。

我國早在20 世紀(jì)50 年代便開始進(jìn)行太陽能光伏組件的研發(fā)。 我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量于2015 年首次超越德國，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量最大的國家。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年我國光伏累計(jì)裝機(jī)量連續(xù)7 年位居全球首位，光伏新增裝機(jī)量連續(xù)9 年位居全球首位，新增裝機(jī)容量為54.88 GW［3］，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到308 GW。 2021 年我國光伏發(fā)電量為3 259 億千瓦時(shí)，光伏發(fā)電量占全國總發(fā)電量的3.9%。 我國在“十四五”規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中提出，未來將加快發(fā)展非化石能源，大力擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電規(guī)模，到2025 年我國非化石能源消費(fèi)比重將達(dá)到20%左右。

晶硅光伏組件的使用壽命一般為20 ～25 年，投入運(yùn)營的組件由于在戶外受到風(fēng)吹日曬雨淋等各種自然因素影響，其使用壽命一般達(dá)不到20 年，會(huì)提前報(bào)廢或退役。 從2025 年開始，全球光伏組件退役將進(jìn)入大爆發(fā)階段。 據(jù)國際能源署相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2030 年全球退役光伏組件將達(dá)到800 萬噸，相當(dāng)于光伏組件退役量約為110 GW，市場規(guī)模約為380 億元。 預(yù)計(jì)2025 年之后中國光伏組件逐漸進(jìn)入退役高峰期，2030年中國光伏組件累計(jì)退役量將達(dá)到150 萬噸，相當(dāng)于光伏組件退役量約為20 GW，市場規(guī)模約為70 億元。退役光伏組件規(guī)模巨大，回收市場前景廣闊。 如不能合理、高效地進(jìn)行退役光伏組件回收利用，將導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題和資源浪費(fèi)。 因此，開發(fā)可產(chǎn)業(yè)化晶硅光伏組件回收技術(shù)與成套關(guān)鍵裝備，充分再生利用退役晶硅光伏組件中的鋁、硅、銀和銅等有價(jià)資源，不僅具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且具有顯著的社會(huì)意義和環(huán)保意義［4-5］。

1 晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)組成

晶硅太陽能電池是目前技術(shù)發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛的太陽能電池［6］。 晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)組成包括鋁邊框、接線盒、鋼化玻璃、晶硅電池片、背板和EVA膠膜［7］，其中，鋼化玻璃、背板與晶硅電池片間都是通過EVA 封裝膠膜層粘合。 晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)組成見圖1，晶硅光伏組件中各組分分布比例及價(jià)值占比［8］如表1 所示（以60 片型晶硅光伏組件為例）。

圖1 晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)組成示意

表1 60 片型晶硅光伏組件中各組分分布比例及價(jià)值占比

由表1 可知，晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)中各組分質(zhì)量占比從高到低排序?yàn)椋轰摶ＡВ句X邊框＞EVA 封裝膠膜＞硅片＞背板層＞涂錫焊帶＞電纜＞接線盒＞內(nèi)部導(dǎo)體鋁＞硅膠＞金屬銀。 光伏組件中各組分價(jià)值占比從高到低排序?yàn)椋航饘巽y＞鋁邊框＞硅片＞鋼化玻璃＞涂錫焊帶＞內(nèi)部導(dǎo)體鋁＞電纜＞接線盒。

1） 鋁邊框。 鋁合金邊框是常用的金屬邊框，其作用是用來保護(hù)晶硅光伏組件、提高組件整體機(jī)械強(qiáng)度、便于組件運(yùn)輸和安裝，它與組件用硅膠黏結(jié)在一起。鋁合金邊框一般采用國際通用的6063T6 號(hào)鋁合金材料，通常會(huì)對(duì)鋁合金邊框表面進(jìn)行氧化處理［9］，其具體成分如表2 所示［10］。

表2 鋁合金邊框材料成分構(gòu)成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

2） 鋼化玻璃。 鋼化玻璃具有強(qiáng)度高、透光率高、機(jī)械性能好、使用壽命長和化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 玻璃表面涂布的減反射涂層可以有效降低鋼化玻璃的反射率。 通常采用真空沉積法、浸蝕法和高溫?zé)Y(jié)法等方法來實(shí)現(xiàn)涂布減反射涂層制備玻璃，其中浸蝕法是玻璃制造過程最常用的工藝［11］。

3） 晶硅電池片。 晶硅電池片分為單晶硅電池片和多晶硅電池片。 單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)22%左右［12-13］；多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率比單晶硅略低，生產(chǎn)成本也相對(duì)較低［14-15］。 晶硅電池片主要由硅電池片、減反射膜、正面金屬電極（銀柵）、P-N 結(jié)以及背部電極等部分組合而成。 將減反射膜（Si3N4）涂覆在含有P-N 結(jié)的硅電池片正面，通過絲網(wǎng)印刷將銀漿印刷在硅電池片正面形成正電極，背面通過涂覆上鋁漿和銀漿形成背部電極，構(gòu)成晶硅電池片。

4） 背板。 背板在光伏組件中起到反射太陽光、保護(hù)硅片電池、絕緣、密封和防潮等作用，具有提高紅外反射效率、降低組件工作溫度和提升組件工作效率等功能［11，16-17］。 目前太陽能電池的背板材料主要為TPT含氟背板。 TPT 有三層結(jié)構(gòu)，分別由內(nèi)外層PVF 膜和中間層PET 聚脂薄膜（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）組成，其中外層PVF 保護(hù)層起抗環(huán)境侵蝕作用，中間層PET起良好絕緣作用，經(jīng)表面處理的內(nèi)層PVF 與EVA 膠膜具有良好的黏接性能。

5） EVA 封裝膠膜。 近80%的光伏組件采用EVA（全稱乙烯-醋酸乙烯共聚物）作為封裝材料。 EVA 具有抗震、防潮、隔熱、無毒、柔韌性好、透光率高、耐腐蝕性、熔融黏結(jié)性強(qiáng)和不吸水等特點(diǎn)，不僅價(jià)格低廉，而且能與填充劑和著色劑很好地相容，是太陽能電池非常合適的封裝材料［18］。 但EVA 封裝膠膜有易老化發(fā)黃的缺點(diǎn)，在一定程度上會(huì)造成硅電池片轉(zhuǎn)換效率降低和使用壽命縮短。

2 光伏組件回收技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 相關(guān)法律法規(guī)及專利申請(qǐng)情況

在法律法規(guī)方面，目前無論是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）還是國際電工組織（IEC），暫時(shí)都沒有專門針對(duì)光伏組件回收再利用的國際標(biāo)準(zhǔn)。 2014 年歐盟在《報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令》修訂版中對(duì)太陽能光伏組件的回收提出要求，要求光伏組件生產(chǎn)商對(duì)投放到歐盟市場上的報(bào)廢光伏組件進(jìn)行強(qiáng)制回收處理［19］。 日本于2015 年提出了一套路線圖用于推動(dòng)收集、回收和恰當(dāng)?shù)靥幚硗艘酃夥M件。 基于該路線圖，2016 年出臺(tái)了推動(dòng)對(duì)退役光伏組件進(jìn)行恰當(dāng)處理的指南。 中國現(xiàn)階段尚未出臺(tái)針對(duì)退役光伏組件回收的法律法規(guī)。 2017年9 月18 日由中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了《晶體硅光伏組件回收再利用通用技術(shù)要求》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并于2017年10 月1 日開始實(shí)施。 國家市場監(jiān)督管理總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)于2021 年3 月9 日聯(lián)合發(fā)布了《光伏組件回收再利用通用技術(shù)要求》國家標(biāo)準(zhǔn)并于2022 年2 月1 日開始實(shí)施。

在專利申請(qǐng)方面，2010 年以前，所有國家申請(qǐng)的專利數(shù)量都較少。 2010 年以后專利數(shù)量開始上升，但增幅不是特別大，除了中國在2011 年申請(qǐng)專利數(shù)量有個(gè)尖峰。 如果將專利申請(qǐng)人按公司、研究機(jī)構(gòu)（包括大學(xué)）和個(gè)人三大類進(jìn)行劃分（見圖2），可以看出，歐洲、法國、美國、中國和日本等申請(qǐng)專利主要以公司申請(qǐng)形式為主，只有韓國大部分專利是由研究機(jī)構(gòu)完成申請(qǐng)。 近20 年來，機(jī)械、熱學(xué)、化學(xué)、光學(xué)及復(fù)合方法回收晶硅光伏組件專利都有授權(quán)，其中機(jī)械方法專利數(shù)量最多，在所有晶硅光伏組件回收專利中占比達(dá)40%左右，如圖3 所示。

圖2 國內(nèi)外不同組織機(jī)構(gòu)晶硅光伏組件回收專利申請(qǐng)情況

圖3 近20 年晶硅光伏組件回收專利使用方法占比

2.2 退役晶硅光伏組件回收技術(shù)

目前，退役晶硅光伏組件回收研究的處理技術(shù)主要包括無機(jī)酸溶解法［20-21］、有機(jī)溶劑溶解法［22-25］、熱處理法［26-29］、機(jī)械分離法［30-32］、化學(xué)提純法［33-36］和聯(lián)合分離法［37］等。

2.2.1 無機(jī)酸溶解法

在常溫或加溫條件下，將去除背板晶硅光伏組件浸泡在硝酸等無機(jī)酸中，經(jīng)過一段時(shí)間后可實(shí)現(xiàn)鋼化玻璃、EVA 和硅電池片等的分離。 無機(jī)酸溶解法目前處于中試研究階段，該方法可保持硅電池片的完整，但需對(duì)硅電池片進(jìn)一步處理。 無機(jī)酸溶解法操作簡單、流程短、能耗低，但無法保證銀等有價(jià)金屬的回收，溶解產(chǎn)生的廢酸液和氮氧化物有害氣體，需對(duì)其分別進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放。

文獻(xiàn)［20］最早采用硝酸在溶解溫度60 ℃、反應(yīng)時(shí)間25 h 條件下溶解EVA 封裝膠膜，試驗(yàn)結(jié)果表明，硝酸溶解組件中的EVA 時(shí)滲透性差，氧化分解效率低，溶解時(shí)間長，溶解過程會(huì)產(chǎn)生需要進(jìn)一步處理的廢酸液和氮氧化物廢氣，反應(yīng)結(jié)束后，硅電池片表面還會(huì)黏附較難去除的白色EVA 殘留物。

文獻(xiàn)［21］采用不同濃度鹽酸、硝酸和硝酸-氫氟酸混酸分步回收退役晶硅電池片中的鋁、銀和硅，得到了室溫下晶硅電池片資源化回收技術(shù)的最佳參數(shù)：鹽酸濃度20%（體積分?jǐn)?shù)，下同）、反應(yīng)40 min 時(shí)，鋁浸出率為99.77%；硝酸濃度35%、反應(yīng)30 min 時(shí)，銀浸出率為99.60%；硝酸濃度40%、氫氟酸濃度6%混合酸反應(yīng)75 min 時(shí)，硅回收率達(dá)到85.51%。

2.2.2 有機(jī)溶劑溶解法

有機(jī)溶劑溶解與無機(jī)溶劑溶解相比，過程更溫和，溶解效果也更好。 通過有機(jī)溶劑溶脹EVA，實(shí)現(xiàn)硅電池片和鋼化玻璃的分離。 缺點(diǎn)為有機(jī)溶劑溶解法消耗的時(shí)間較長，EVA 膨脹后會(huì)使硅電池片碎裂，產(chǎn)生的大量有機(jī)廢液較難處理，且對(duì)環(huán)境和水體有嚴(yán)重污染。有機(jī)溶劑溶解法目前處于實(shí)驗(yàn)室研究階段［22］。

文獻(xiàn)［23］研究了甲苯、四氫呋喃和三氯乙烯等不同有機(jī)溶劑對(duì)EVA 溶解的效果。 結(jié)果表明，其中三氯乙烯的溶解效果最好，但所消耗的時(shí)間較大，大約7 d為一個(gè)反應(yīng)周期，EVA 膨脹使硅電池片均碎裂，并存在有機(jī)廢液難處理的問題。

文獻(xiàn)［24］在使用二氯苯、三氯乙烯和甲苯等有機(jī)溶劑條件下增加了超聲波處理，加速了有機(jī)溶劑與EVA 的溶脹反應(yīng)，極大地提高了EVA 的溶解速率。但在溶解過程中，硅電池片因EVA 溶脹可能會(huì)產(chǎn)生碎裂而無法保證其完整性。

文獻(xiàn)［25］采用有機(jī)溶劑對(duì)光伏組件進(jìn)行溶脹反應(yīng)，將鋼化玻璃與其他部分分層后，再用熱處理的方法將硅電池片表面的有機(jī)物去除，得到硅電池片和涂錫焊帶。

2.2.3 熱處理法

熱處理法是指在高溫加熱條件下將EVA 封裝膠膜分解，以達(dá)到分離鋼化玻璃、硅電池片和其他部分的目的，具體實(shí)施可以采用固定容器熱處理法或流化床反應(yīng)器熱處理法。

固定容器熱處理法是在焚燒爐中設(shè)置反應(yīng)溫度500 ℃以上，將光伏組件放入其中進(jìn)行熱解。 熱解反應(yīng)完成后，將硅電池片、鋼化玻璃和涂錫焊帶等材料進(jìn)行分離，回收的各類材料分別進(jìn)入相應(yīng)的回收工序中，EVA 有機(jī)物分解燃燒的熱能可以余熱再利用。 當(dāng)前，熱分解最為成熟的回收方法當(dāng)屬德國Deutsche Solar AG 采用的熱分解光伏組件示范技術(shù)［26］，即采用光伏組件在高溫爐600 ℃條件下進(jìn)行EVA 熱解反應(yīng)，使組件各層壓件分離，反應(yīng)結(jié)束后將剩余部分進(jìn)行人工分離。

流化床反應(yīng)器熱處理法是指將退役光伏組件放入流化床反應(yīng)器中進(jìn)行熱處理。 將光伏組件放入流化床中后，EVA 膠膜和背板材料會(huì)先后在流化床反應(yīng)器中氣化分解，廢氣則從反應(yīng)器中進(jìn)入二次燃燒室。 通過流化床熱處理法可完好地回收厚度400 μm 以上的硅電池片。 隨著制作工藝進(jìn)步，硅電池片逐代變薄，熱處理法因無法獲得完好硅片只能用于分解回收硅料。

文獻(xiàn)［27］在N2條件下將光伏組件加熱至450 ℃反應(yīng)45 min 后，組件中的EVA 有機(jī)物得到有效去除。該方法利用了細(xì)沙在高溫流化床內(nèi)隨氣體流動(dòng)的機(jī)械力將有機(jī)物氣化，最終產(chǎn)品指標(biāo)：鋼化玻璃回收率接近100%，硅電池片回收率達(dá)到80%以上。 文獻(xiàn)［28］將光伏組件在氮?dú)鈿夥障?，溫度加熱?00 ℃并保溫30 min，組件中99%以上的EVA 膠膜得以去除。

熱處理法目前處于中試研究階段，該法具有EVA去除率高、適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 不足之處為硅電池片熱解過程受熱不均勻易導(dǎo)致碎裂而不能保持其完整性［29］。

2.2.4 機(jī)械分離法

機(jī)械分離法是采用切割、破碎、篩分和磨削等機(jī)械力對(duì)晶硅光伏組件進(jìn)行分離的方法。 機(jī)械分離法目前處于工業(yè)化應(yīng)用研究階段。 當(dāng)前，鋁外框和接線盒拆解技術(shù)基本成熟，主要依靠人工或自動(dòng)化機(jī)械從退役光伏組件上拆除，隨后將去邊框的光伏組件粉碎，分離出玻璃顆粒和涂錫焊帶，組件剩下的部分再進(jìn)一步粉碎成細(xì)粉，通過靜電分離方法分別得到硅電池片粉末、金屬、EVA 顆粒和背板顆粒。 采用此法無法充分分離得到單一組分產(chǎn)品，最終得到的只能是不同材料的混合物。 機(jī)械分離法的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保性好，操作較簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)；其缺點(diǎn)是回收能耗較高，分離的各物質(zhì)純度不高，特別是硅電池片和鋼化玻璃都含硅，其物理化學(xué)性質(zhì)相似，難以分離，會(huì)增加再利用的成本和流程。

文獻(xiàn)［30］將光伏組件切塊并對(duì)切塊組件進(jìn)行連續(xù)破碎，破碎后的產(chǎn)品進(jìn)行篩分，＋1 mm 粒級(jí)顆粒由于含有EVA 需在650 ℃條件下熱處理。 -1.00＋0.40 mm 粒級(jí)組分以玻璃顆粒為主，-0.40＋0.08 mm 粒級(jí)組分以金屬顆粒為主。 該法優(yōu)點(diǎn)為成本較低、使用設(shè)備種類少，鋼化玻璃的回收率能夠達(dá)到85%以上；缺點(diǎn)為通過篩分得到的金屬純度較低，還需通過冶金等方法提純。

文獻(xiàn)［31］使用高壓脈沖破碎法回收光伏組件，通過優(yōu)化分選電壓和脈沖次數(shù)，將光伏組件經(jīng)過兩級(jí)破碎處理，初步破碎分離玻璃顆粒和背板，第二次破碎分離金屬電極、玻璃顆粒和有機(jī)黏結(jié)劑，最后通過重介質(zhì)分選提高銀在密度較大物料中的含量。 除常溫下破碎外，中國英利公司采用在低溫深冷研磨法處理光伏組件，去除鋁邊框的光伏組件通過采用剪切、擠壓、低溫磨削和篩網(wǎng)分離等一系列環(huán)節(jié)，最終得到硅電池片、鋼化玻璃、EVA 顆粒和背板顆粒［32］。 這種方法的特點(diǎn)是沒有熱處理過程，能耗較低，能有效回收組件中的部分原料。

2.2.5 化學(xué)提純法

采用技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的化學(xué)方法將退役光伏組件中的硅電池片回收利用，既可以實(shí)現(xiàn)硅資源循環(huán)利用，又可以解決環(huán)境問題。 目前，采用化學(xué)提純法進(jìn)行退役光伏電池中銀及硅材料的回收尚處于中試研究階段，缺點(diǎn)為需對(duì)化學(xué)提純法產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢酸堿進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放。

濕法浸出是化學(xué)法的第一步，通過使用各種化學(xué)試劑，將硅電池片表面的金屬浸出到溶液中，同時(shí)去除減反層和發(fā)射極。 常用的浸出劑包括HNO3、NaOH 和HF 等。

使用HNO3的目的是將硅電池片中的Ag［33］、Cu和Pb 浸出到溶液中。 文獻(xiàn)［34］使用質(zhì)量濃度30%的HNO3溶液反應(yīng)1 h 去除硅電池片表面銀電極，經(jīng)ICPOES 檢測，此時(shí)電池中銀含量僅0.001 9%。

使用NaOH 溶液的目的是去除鋁電極和發(fā)射極。浸出到溶液中的鋁一般通過調(diào)節(jié)溶液pH 值使溶液中的Al3＋轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀，再將Al（OH）3煅燒成Al2O3產(chǎn)品［35］。 發(fā)射極一般通過稀釋的質(zhì)量濃度為1%～10%KOH 或NaOH 溶液移除［36］。

使用HF 的目的是去除氮化硅反射膜。 在金相顯微鏡下觀察，未經(jīng)處理的電池表面能看到藍(lán)色的氮化硅減反射膜，采用濃度20%的氫氟酸溶液處理15 min后，表面藍(lán)色的氮化硅減反射膜完全去除，呈現(xiàn)出晶硅本身的亮灰色。

2.2.6 聯(lián)合分離法

使用單一回收處理方法往往不能很好地回收退役光伏組件各組成部分，采用機(jī)械分離法、熱處理法和化學(xué)提純法等幾種方法相互結(jié)合［37］，實(shí)現(xiàn)光伏組件各有價(jià)組分分離和回收的目的。 聯(lián)合分離法當(dāng)前處于中試研究階段。 目前，在回收退役晶硅光伏組件時(shí)，采用機(jī)械法先對(duì)光伏組件的鋁合金邊框和接線盒進(jìn)行拆除，然后再采用機(jī)械、化學(xué)或熱處理方法分別對(duì)退役晶硅光伏組件剩余部分進(jìn)行聯(lián)合分離。 聯(lián)合分離法的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)鋁邊框、鋼化玻璃、涂錫焊帶、硅電池片和金屬銀等的回收，缺點(diǎn)為產(chǎn)生的粉塵、廢氣、廢水、廢酸堿等需進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后排放，處理破碎玻璃組件時(shí)各組分的回收率較低。

2.3 晶硅光伏組件回收應(yīng)用研究進(jìn)展

法國、意大利、日本和韓國等國在光伏組件回收上起步較早，自2009 年起便開始持續(xù)開展機(jī)械法、化學(xué)法等技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究、中試示范及配套體系建設(shè)［38］。 法國于2018 年在南部Roosset 市建成歐洲首座光伏組件回收工廠，該回收廠能夠回收晶硅光伏組件中95%的材料。 意大利High-Tech Recycling 公司采用機(jī)械法、熱學(xué)法和化學(xué)法聯(lián)合處理退役光伏組件，在采用機(jī)械法拆除光伏組件鋁邊框后經(jīng)過多級(jí)破碎，再采用篩分分離出大顆粒玻璃，采用熱處理法加熱鋼化玻璃進(jìn)一步回收玻璃，濕法冶金回收硅銀等金屬，該方法的優(yōu)點(diǎn)為能回收鋼化玻璃和金屬，存在的問題為含氟背板不能直接進(jìn)行加熱處理。 日本支持了多個(gè)光伏組件回收示范項(xiàng)目，日本的Hamada Corporation and NPC Incorporate 對(duì)采用機(jī)械法和化學(xué)法聯(lián)合處理完整玻璃光伏組件進(jìn)行了積極的探索，該方法能獲得完整玻璃，從剩余的層壓組件中獲取其他材料的技術(shù)還在研究中。 韓國正在開展產(chǎn)能800 t／a 的光伏組件回收示范項(xiàng)目的研究工作。

中國在光伏組件回收上起步較晚。 近年來，長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司、中國環(huán)境科學(xué)研究院、西安交通大學(xué)、中科院電工研究所和晶科能源有限公司等科研院所與企業(yè)開展了晶硅光伏組件回收技術(shù)相關(guān)工作，雖取得了一些成果，但晶硅光伏組件回收技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室或中試研究階段。 由青海省電力公司電力科學(xué)研究院和西安交通大學(xué)共同承擔(dān)的“基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)研究”科技項(xiàng)目于2018 年啟動(dòng)，該項(xiàng)目利用液電效應(yīng)，通過一次次脈沖放電對(duì)太陽能硅電池片進(jìn)行破碎，該工藝僅破碎脆性材料，不分離物料，無法實(shí)現(xiàn)退役光伏組件各組分的回收。 由晶科能源有限公司牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“晶硅光伏組件回收處理成套技術(shù)和裝備”于2019 年4 月正式立項(xiàng)，該課題分為基于深冷誘導(dǎo)、研磨、靜電分選的物理法工藝和基于選擇性浸提、沉淀、萃取等化學(xué)法工藝，兩種工藝都只考慮處理完整玻璃的情況。 截至2021 年底，國內(nèi)基于化學(xué)法和物理法分別在江西上饒和河北保定建成首條光伏組件回收示范線，其中化學(xué)法的晶硅光伏組件處理示范線產(chǎn)能超過12 MW／a，物理法的晶硅光伏組件處理示范線產(chǎn)能超過10 MW／a。 2021 年12 月，國家電投所屬黃河公司與長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司合作建成了我國首條產(chǎn)能30 MW／a 退役光伏組件回收中試線。

總體來說，當(dāng)前國內(nèi)外退役晶硅光伏組件回收技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室或中試研究階段，光伏組件回收還有很多難題亟待解決［39］，比如含氟背板的高效去除、硅電池片中硅材料的回收再利用、晶硅光伏組件回收工業(yè)化智能設(shè)備開發(fā)、光伏組件回收智能化信息化生產(chǎn)等等。 當(dāng)前國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)組織中，暫無光伏組件回收利用標(biāo)準(zhǔn)體系，尚未形成相關(guān)組件回收政策及相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)機(jī)制。

3 光伏組件回收展望

光伏組件退役即將進(jìn)入大爆發(fā)階段，開發(fā)可產(chǎn)業(yè)化晶硅光伏組件回收技術(shù)與裝備，充分再生利用退役晶硅光伏組件中的鋁、硅、銀和銅等有價(jià)資源，在資源回收、環(huán)境保護(hù)和增加就業(yè)等方面意義重大。

1） 我國雖已具備完善的廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理政策體系，但缺乏關(guān)于退役光伏組件回收的法律法規(guī)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)政策。 因此盡快制定退役光伏組件回收相關(guān)法律法規(guī)，出臺(tái)退役光伏組件回收實(shí)施細(xì)則，指導(dǎo)和規(guī)范退役光伏組件整體拆除、回收處理及產(chǎn)品再生利用等各個(gè)環(huán)節(jié)已迫在眉睫。

2） 未來，隨著光伏組件回收技術(shù)不斷進(jìn)步和日臻完善，退役晶硅光伏組件回收將實(shí)現(xiàn)高效、低耗、環(huán)保和低成本化，這是光伏組件回收行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；夹园l(fā)展的前提。

3） 大型光伏電站是未來光伏組件大規(guī)模退役的主戰(zhàn)場。 為節(jié)約退役光伏組件的回收成本，應(yīng)在大型光伏電站附近建立光伏組件回收點(diǎn)和在光伏組件退役比較集中的地方建設(shè)退役光伏組件回收工廠，不僅能有效降低退役光伏組件回收過程的成本投入，而且是保證退役光伏組件回收利用實(shí)現(xiàn)盈利的有效途徑。

4 結(jié) 語

通過分析晶硅光伏組件結(jié)構(gòu)組成、退役晶硅光伏組件回收方法和國內(nèi)外退役光伏組件回收應(yīng)用研究進(jìn)展等，可以得出以下結(jié)論：

1） 從晶硅光伏組件組分分布比例看，主要為鋼化玻璃，其次為鋁邊框、硅電池片、涂錫焊帶和金屬銀；從有價(jià)組分價(jià)值占比分析，金屬銀的價(jià)值占比最高，其次為鋁邊框、硅電池片、鋼化玻璃和涂錫焊帶。

2） 回收退役晶硅光伏組件的處理技術(shù)主要有無機(jī)酸溶解法、有機(jī)溶劑溶解法、熱處理法、機(jī)械分離法、化學(xué)提純法和聯(lián)合分離法等，開發(fā)高效、環(huán)保、成本低、可產(chǎn)業(yè)化的聯(lián)合分離法是未來退役光伏組件回收處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。

3） 當(dāng)前國內(nèi)外退役晶硅光伏組件回收技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室或中試研究階段，光伏組件回收還有很多亟待解決的技術(shù)難題，比如含氟背板的高效去除、硅電池片中硅銀金屬的高效回收等，亟需國內(nèi)高等院校、科研院所和光伏回收企業(yè)積極開展可產(chǎn)業(yè)化回收技術(shù)和裝備開發(fā)技術(shù)攻關(guān)，突破制約退役光伏組件回收的瓶頸問題和卡脖子難題，開發(fā)技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的可產(chǎn)業(yè)化組件回收工藝技術(shù)路線和建設(shè)一批退役光伏組件回收工程示范項(xiàng)目，為光伏組件大規(guī)模退役提供產(chǎn)業(yè)化綜合利用技術(shù)和裝備支撐。