破解太陽能電池板資源化回收難題

:光伏發(fā)電產業(yè)在快速發(fā)展的同時，面臨太陽能電池板老化、回收利用難并產生大量固體垃圾等問題。青海電科院與西安交通大學聯(lián)合組建攻堅團隊，著手研究環(huán)保、高效、節(jié)能的新型太陽能電池板資源化回收利用技術——破解太陽能電池板資源化回收難題。

難題，從破碎機理出發(fā)，突破傳統(tǒng)電池板拆解工藝束縛，研發(fā)出基于液電效應的太陽能電池板資源化回收裝置，形成新型環(huán)保的電池板資源化回收工藝。

據宋佰鵬介紹，太陽能電池板由玻璃、硅片、EVA膜、金屬匯流條和背板等組成，不同組分的力學和電學性能差異大。這給資源化回收帶來了很大的技術難度。

“項目執(zhí)行期間，我們嘗試了多種脈沖電源激勵下水中放電，進行了大量實驗探究和技術驗證工作，走訪了青海、新疆、江蘇等地光伏生產廠家和中國工程物理研究院、中國地質大學、中科院電工所等。經過近兩年的技術攻關和系統(tǒng)研究，上萬次的脈沖放電實驗，我們終于獲得了優(yōu)化的電源參數?！彼伟垸i說。

新技術具有兩大優(yōu)勢，一是液電效應回收太陽能電池板的關鍵解離過程發(fā)生在自來水中，回收過程中既不采用化學試劑，也不會產生廢水、廢液，同時還避免了粉塵污染，達到回收處理過程無害化。二是實現不同組分的有效分離和富集，可實現玻璃、金屬、硅粉等不同組分的選擇性解離和回收，相比傳統(tǒng)的機械拆分，材料浪費更少，破碎效果更好。

綜合比較，此項新技術具有環(huán)境污染小、能耗低、經濟收益高等優(yōu)點，可為我國廢棄太陽能電池板環(huán)保回收提供新的解決思路。

解決太陽能電池板退役后的資源化回收利用問題，是完善光伏產業(yè)鏈的重要步驟?；谝弘娦奶柲茈姵匕寤厥绽眉夹g，將在我國太陽能電池板大規(guī)模退役后的資源化回收利用方面發(fā)揮重要作用。

2019年，國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”專項已將光伏組件回收處理成套技術和裝備列入指南，旨在研究低成本綠色拆解技術，實現主要高價值組成材料的再利用。

我國具備光伏產業(yè)的全產業(yè)鏈生產工藝，但太陽能電池板資源化回收行業(yè)，在產業(yè)布局、回收技術研究和標準建設等方面，均落后于歐美國家。

據康鈞介紹，進一步優(yōu)化升級回收工藝，驗證該工藝大規(guī)模工業(yè)推廣應用的可行性，迫切需要建立“產、學、研、用”相結合的協(xié)同創(chuàng)新中心，建設具有一定規(guī)模的示范性工業(yè)化生產線，制訂基于液電效應的太陽能電池板回收標準化流程，提高高價值材料的回收效率和產率，解決實際工業(yè)生產中可能出現的技術和管理難題，為大規(guī)模市場推廣應用奠定基礎。

2月25日上午，西安交通大學電氣學院高壓試驗大廳內，疫情防控人員正為高壓教研室助理研究員宋佰鵬和課題組成員測量體溫。做好各項檢查、登記后，大家開始當天的太陽能電池板破碎實驗研究工作。

新型破碎技術，源自青海電力科學研究院和西安交通大學共同承擔的“基于液電效應的太陽能電池板資源化回收利用技術研究”科技項目。

“項目成功研發(fā)了基于液電效應的太陽能電池板資源化回收裝置，提出了新型、環(huán)保的電池板資源化回收工藝，具有完全自主產權。這標志著我國在廢棄太陽能電池規(guī)?；?、低能耗、低成本的資源化處理和回收利用技術研究領域取得重大突破，對促進我國光伏發(fā)電產業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要價值?！痹擁椖控撠熑?、青海電科院副院長康鈞介紹。

我國光伏發(fā)電新增和累計裝機容量均為全球第一。近年來，青海省已成為光伏電站大規(guī)模并網集中地區(qū)。光伏發(fā)電產業(yè)在快速發(fā)展的同時，面臨太陽能電池板老化、回收利用難并產生大量固體垃圾等問題。

2018年年初，青海電科院與西安交通大學聯(lián)合組建攻堅團隊，著手研究環(huán)保、高效、節(jié)能的新型太陽能電池板資源化回收利用技術。兩年來，團隊在技術研發(fā)、裝備處理和標準建設等方面取得了顯著成效。

團隊前期調研發(fā)現，我國退役太陽能電池板拆解工藝較為原始，易產生廢液、廢氣，無法有效分離有價值的組分，耗費能源的同時，存在較高的環(huán)境風險。而另一方面，退役的太陽能電池板也是資源寶庫，光伏組件的絕大部分可循環(huán)利用，具有可觀的回收價值，亟須環(huán)保、高效的光伏組件處理技術和裝備。

液電效應的原理是，高壓電脈沖把較小功率的能量以較長時間慢慢輸入到中間儲能裝置中儲存起來，然后壓縮與轉換能量，通過脈沖形成系統(tǒng)在極短的時間內以極高的功率密度向負載釋放能量形成沖擊波。

基于液電效應的太陽能電池板拆解方式是一種新型、有廣闊應用前景的環(huán)境友好型太陽能電池板資源化回收方式。