2023廢舊光伏組件回收利用技術(shù)及其環(huán)境經(jīng)濟效益分析

廢舊光伏組件回收利用技術(shù)及其環(huán)境經(jīng)濟效益分析引言[1]。隨著能源緊張、環(huán)境污染、氣候變化等問題日益突出，由清潔能源替代[2]2019年全球光伏累計裝機容627GW204.7GW，遠超“十三五”規(guī)劃目標[3]。202092175306020302060年前實現(xiàn)碳中和”的承諾，該承諾將我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展再一次推上了新的高峰[2]。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，也迎來了新的嚴峻的問題，光伏組件的使用壽命一般25年，隨著時間的推移，在未來，我國光伏組件的廢棄量將劇增。而光伏組件中含有玻璃、硅、鋁、EVA晶體硅光伏組件的組成和回收價值背板、EVA。如圖1所示。Figure1.Basiccompositiondiagramofcrystallinesiliconphoto-voltaicmodule圖1.晶體硅光伏組件的基本組成圖1所示[4]68%17.74%3.46%88%[6]。玻璃、鋁框架、錫銅線和銀網(wǎng)格線經(jīng)過加工均可獲得新的工業(yè)產(chǎn)[7]。晶體硅太陽能光伏組件有超過百分之九十的材料可被再次回收利用，具有極高的經(jīng)濟價值。Table1.Materialweightdistributionofcrystallinesiliconphotovoltaicmodules表1.晶體硅光伏組件的物質(zhì)重量分布比較項目鋁邊框玻璃硅片EVA銀鍍層TPT背板鋁鍍層合計質(zhì)量/kg4.216.10.821.60.010.830.1123.67比例/%17.7468.023.466.760.053.510.46100EVA層。EVA是乙烯和醋酸共聚而成的。一般醋酸乙烯(VA)5%~40%，與聚乙烯(PE)EVAEVA回收技術(shù)EVA層、刻蝕電池和金屬提取[9]這套回收上的處理掉有害物質(zhì)[8]?，F(xiàn)今較為成熟的廢舊晶體硅光伏組件回收處理技術(shù)主要包括物理法、化學(xué)法和熱處理法。物理法EVA要先將鋁邊框拆除后進行。GRANATA等[10]先在拆下框架的組件上使用轉(zhuǎn)子破碎機破碎，然后用錘式破碎機破碎，最后以一d的過濾網(wǎng)將不同的材料分離，分離出的材料如圖2所示[8]。圖20.008mmd0.08mm的粉碎物中主要是晶體硅圖2中(d)EVA等殘渣，所以還需通過后續(xù)的熱處理流程才能夠回收[8]。這種方法回收后的玻璃重量可達到原重量的80%~85%91%[11]。Figure2.Aftercrushing,thematerialsseparatedfromthefilterscreenwithdifferentdiametersd圖2.經(jīng)過粉碎處理后，過濾網(wǎng)口徑d不同時分離出的材料機械法的優(yōu)點在于回收所需的成本非常低，尤其對于玻璃的回收率極高。但缺點也同樣明顯，其能夠回收的成分很有限，硅和稀有金屬并未被有效的回收。有研究表明，在足夠低的溫度環(huán)境下(?196℃)，晶體硅光伏組件“三明治”結(jié)構(gòu)的邊界會變得非常脆弱[12]中國英利公司研究出來一種載低溫條件下處理晶體硅光伏組件的辦法——深冷研磨法.該技術(shù)是EVA化學(xué)法EVA在化學(xué)試劑中會氧化和分解的特點[2]。(通過將層壓片浸入化學(xué)溶劑[14]EVA的膨脹，從而達到讓層壓件分離的目的。90%以上，與此同時該方法可以獲得完整的硅片[2]80℃的條件下的三氯乙烯中溶10天，可達到不傷害晶體硅片的回收效果[8]。EVA的過度膨脹，從而壓碎晶體硅板，因此無法做到系統(tǒng)化的大規(guī)模應(yīng)用。熱處理法EVA進行軟化、剝離或者分解從而達到分離玻璃，晶體硅板和蓋板的目的的方法。熱處理法又分為低溫?zé)崽幚矸ê透邷責(zé)崽幚矸āVA在達到一定的溫度時會軟化易剝離這一原理，如DONI等[15]把光伏組400W15min，可將光伏組件上的大部分碎玻璃移除。ERCOLE等[16]70~150℃，EVAEVA比較簡EVA不能徹底被分離，會有一部分EVA殘留在玻璃和晶體硅板表面，去除率不高[1]。EVAEVA的目的。高溫?zé)崽幚矸‥VA99%[2]。不過在使用高溫?zé)崽幚矸〞r，一定要保證光伏組件受熱均7三種方法適應(yīng)性分析以上三種方法各有優(yōu)缺點，和適用條件。物理法適用于大規(guī)模粉碎廢舊晶體硅太陽能組件。相較于另外兩種方法，自動化的機械設(shè)備，使其可以高速高效的回收大量的廢舊晶體硅太陽能組件。同時，簡便的處理條件大大節(jié)省了回收過程中所需的成本。但物理法的缺點也很明顯，在回收過程中，純粹的物理反應(yīng)，很難將晶體硅太陽能組件中的硅和貴金屬分離出來，因此大大降低了回收價值?；瘜W(xué)法適用于資金較充足的企業(yè)使用，相較于物理法對貴金屬的低回收率，化學(xué)法在回收過程中，通過多種化學(xué)試劑和晶體硅光伏組件產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，提取出來了純度非常高的硅和各種金屬，可直接運用到新產(chǎn)品的加工中，極大的提高了產(chǎn)品的價值。不過化學(xué)法的缺點同樣明顯，因為化學(xué)反應(yīng)需要大量的時間，所以化學(xué)法消耗的時間較多，效率較低。與此同時，產(chǎn)生的化學(xué)試劑廢液若處理不當(dāng)，將會給環(huán)境帶來很大的危害。熱處理法兼容了物理法的低成本和化學(xué)法的高純度回收優(yōu)點，但是熱處理法對于技術(shù)的要求較高，目前，熱處理法的技術(shù)還不完善，存在很多的技術(shù)困難，在回收過程中也很不穩(wěn)定。國內(nèi)外部分相關(guān)企業(yè)正在努力攻克技術(shù)壁壘。晶體硅光伏組件回收行業(yè)發(fā)展趨勢2021274461萬千瓦，已達到12.04%25年左右。根據(jù)預(yù)測，2030年將達到光伏組件報廢的一個高峰。由此可見，光伏組件回收市場蘊含著極大的商業(yè)價值。但我國的光伏組件回收行業(yè)發(fā)展的并不理想，因為此前廢舊光伏組件的回收技術(shù)并不完善，大部分仍處于實驗室研發(fā)階段，我國很多學(xué)者將目光關(guān)注于光伏組件的生產(chǎn)技術(shù)革新以及在生產(chǎn)過程中對環(huán)境有害的污染物防治，只有很少部分人關(guān)注能耗低、污染小，經(jīng)濟可行的光伏組件回收的技術(shù)和政策體系，致使我國對于報廢光伏組件的處理方法研究較少，還沒有形成完整的處理工藝。我國光伏組件的回收規(guī)模目前還較小，更沒有[19]WEEE2009225日出臺了《廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理管理條例》201111組件。202171(以下簡現(xiàn)資源高效利用和循環(huán)利用，推動經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。為響應(yīng)《規(guī)劃》的要求，2021910日，零部件、廢塑料、廢舊紡織品等回收體系。10舊光伏組件回收產(chǎn)業(yè)