废光伏组件回收再利用技术应用

王新声

中国天辰工程有限公司

摘要：随着光伏产业的大幅度增长,晶硅太阳能电池板的数量日益增加。太阳能电池板寿命有限,退役晶硅太阳能板含有高纯硅,贵金属银,光学玻璃,金属框等高附加值材料,回收和再利用退役晶硅太阳能板，不仅可以回收有价值的资源，从可持续发展角度来讲,高效回收废旧太阳能电池板可提高光伏产业的经济性、可持续性和环保性。

关键词：废光伏组件；太阳能电池板；回收；利用

一、行业发展现状

光伏组件的寿命在25年左右。光伏组件除了玻璃和铝等可回收的材料外，还包含银、镓、铟等稀有金属，因而如果光伏组件报废之后不进行回收处理，将对生态环境造成极大污染。

根据国际能源署预测：到2030年，全球退役光伏组件总量将达到800万吨，中国光伏组件累计退役量将达到150万吨。退役光伏组件中，铝边框、钢化玻璃、晶硅电池片、背板、EVA封装胶膜等可再生结构组成的占比超过90%。按照当前各类可再生资源价格估算，2030年国内退役组件回收创造的市场规模将超过50亿元。随着大宗金属价格的不断上涨，光伏组件回收利用价值潜力可观。

二、光伏组件回收主要技术路线

第一类为物理法，主要是采用物理破碎的方法分离回收组件，破碎后的材料需要进行进一步的筛选分类。主要的工艺过程是对回收的组件进行去除边框处理后进行物理破 碎为颗粒，通过对颗粒进行筛分，将小颗粒的混合物进一步处理后分选或直接进行分选，多采用静电筛分。此类方法的优点在于：不使用化学溶剂，也不产生化学气体，环保性好；操作较简单，易于大规模生产；回收效率较高。

第二类为热解法，主要是采用高温使得组件中起粘结作用的EVA被反应掉，由于EVA在500℃的情况下热失重可以达到100％，所以EVA在500℃的高温反应下可以全部去除，从而破坏其粘性分离开组件的各个主要部件。该方法的主要工艺过程是将回收组件进行拆框处理后直接进行500℃以上的加热处理，对加热后的组件进行各部件的分离，该方法有可能得到完整的部件。此类方法的优点在于：可能得到完整部件直接利用；化学物质产生量较少；材料的回收纯度及回 收率较高。

第三类为溶剂法，这种方法采用溶剂对EVA进行溶解或溶胀，使其与组件其他部分分离，从而得到组件的各个部分。美国的first solar公司提出了较成熟的光伏组件回收流 程，其核心是使用反应釜将组件颗粒进行固液分离，将金属和硅材料溶解，高分子材料和玻 璃作为不溶物析出。比利时BP Solar公司的T.Brnton等将无背板的36个电池片组成的组件 浸泡在60℃的硝酸中25h，成功分离了EVA、玻璃板和电池片。此方法只针对EVA去除，并在溶 解过程中会产生氮氧化物等有害气体。日韩等高校及研究机构也采用此方法进行试验。此 类方法的优点在于：可以得到完整部件直接利用；方法易于实现。

综上，采用热处理技术和化学方法相结合的方法实现废晶体硅太阳能电池板边框、玻璃回收和硅晶片分离，以及有价金属和硅晶片回收。不仅降低了回收处理难度，同时实现了尾气的无害化，防治二次污染，保护了环境。本文介绍物理法、热处理技术和化学方法相结合的方法拆解利用光伏组件工艺流程。

三、废旧光伏组件拆解利用生产线工艺流程

光伏面板进场后，按不同规格进行分类，然后在自动检测机进行检测，经检测合格，进入自动清洗生产线，经过清洗处理后的强风风干，根据相应的光伏组件规格包装另售；经检测无法使用的废光伏板进入拆解工序，采用工业机器人进行自动拆解铝边框和玻璃。玻璃通过机械处理，用溶剂溶解和生物酶降解大部分TPE和EVA，回收面板中的玻璃组分，然后在600℃温度下用热处理分解残留的EVA，分别用酸处理回收银粉和回收纯硅。详细流程说明如下：

废旧光伏组件拆解利用生产线工艺流程图

（1）拆框：废旧光伏板，首先人工拆除接线盒等组件后送入自动拆框机内拆除铝合金边框、铜导线和银导线。废铝合金边框、接线盒收集后作为产品外售。

（2）碱泡：将料盒中的光伏组件，吊入碱泡池内进行碱洗。碱洗的目的是去除玻璃表面污渍，pH控制在9左右，碱泡温度90℃，碱泡时间12小时。碱泡池采用电加热。碱泡后的组件吊入清水池内，浸泡清洗。清洗后，吊出淋干水分后进入下一工序。碱泡过程产生废水，更换的含碱废水经中和后，经过加热蒸发结晶，析出结晶为副产品氯化钠，蒸发母液按危废管理。

（3）自动剥离机：碱泡清洗后的组件送入自动剥离机。将拆完框的组件放入自动剥离机中背板朝上、玻璃朝下，由于氟膜与其他材料的粘合性较小，在较小压力下，只能剥离氟膜，利用不同压力湿法刮出组件中片状氟膜及其他组分（片状背板、EVA、硅料、焊带）进入料盒，剥离机中仅剩下玻璃，玻璃收集后外售。硅片在自动剥离机中经过研磨成为颗粒状硅料。自动剥离机料盒中设置滤网，颗粒较大的背板、焊带留在料盒内，颗粒较小的硅料与水穿过滤网一起进入压滤机，与背板、焊带分离。

（4）摇床：剥离后的组件表面可能残留少量碎玻璃，送入摇床再次清理，摇床使用时加水，利用水的冲击力去除组件表面残留的碎玻璃。摇床处理后，组件仅剩EVA层和TPT背板层。

（5）热处理（退火）：剥离后的组件送入热处理（退火）炉。热处理（退火）炉采取电加热，抽真空后，控制加热温度在350℃，加热时间为5小时。分离出焊带。

光伏组件拆解回收利用生产线主要设备：光伏组件自动检测机、光伏组件输送带、自动清洗打包机、自动拆框机、自动剥离系统、压滤机、离心分离机、碱泡池、色选机、风选机、摇床、退火炉。

四、光伏组件拆解主要产品

以拆解利用2GW（约12.5万吨）废旧光伏组件为例，可以获得铝边框18000吨、光伏玻璃70000吨、焊带700吨、接线盒1000吨、塑料件级背板6030吨、回收硅料4000吨、梯次再生光伏组件25000吨。

光伏组件拆解后的的材料经过处理与包装后，会被送往不同的行业进行再利用。其中，部分玻璃回收后成为了碎玻璃，被送往玻璃制造业；铝制框架被送往铝精炼厂；废塑料可作为燃料使用在水泥厂；回收后的硅可以在贵冶炼工业被再利用；最后，剩下的缆线和接头会被压碎后以铜的形式出售。

参考文献

[1]冯家荣, and 赵晓琳. "退役光伏组件回收利用技术现状." 科学与信息化 4(2023):91-95.

[2]李旭东, 刘丁璞, 焦福强, 吴亚盼, 李沛泽, & 叶行方等. (2023). 晶硅光伏组件回收技术现状研究及展望. 再生资源与循环经济, 16(6), 40-43.

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