光伏組件的回收可行性及前景分析

【中玻網(wǎng)】我們在興致勃勃的談論我國光伏累計裝機達到43GW、居世界較好的時候，是否想過光伏組件回收的問題？
　　
　　如果按一塊250W的光伏組件19kg估計，1GW的報廢組件就可以達到7.6萬噸，已經(jīng)并網(wǎng)的43GW將產(chǎn)生327萬噸的電子垃圾。如果不妥善處理，將給環(huán)境帶來巨大的污染。
　　
　　1光伏組件回收的背景
　　
　　光伏組件的大部分材料是可循環(huán)再造的材料，除了鋁和玻璃外，還包含銀、銦、鎵等稀有金屬。這些稀有金屬雖占只占組件重量的1%，但回收價值大。對光伏組件回收實現(xiàn)循環(huán)再利用，可節(jié)約資源，減少對原生資源開采并降低資源提煉的耗能,從而減輕自然環(huán)境影響及破壞。因此，光伏組件的回收與無害化處理是當前全部國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界和環(huán)境界十分關注的問題。
　　
　　2014年初，報廢電子電氣設備(WEEE)指令修訂版在歐盟一體正式生效，其中較好次將光伏組件納入指令范圍，規(guī)定報廢的光伏組件和家用電器作為一類產(chǎn)品需要進行強制回收處理。
　　
　　2014年10月，在IECTC82WG2的會議上，一部分WG2成員也提議將《光伏組件的回收與環(huán)境安全評估》作為新的工作組項目提案（NWIP）展開了討論，未來制訂出組件回收以及環(huán)境安全評估的IEC標準。
　　
　　目前，歐洲已經(jīng)著手從標準法規(guī)層面出臺強制回收光伏組件的規(guī)定。歐盟議會已正式修改了廢棄電氣和電子設備（WEEE）規(guī)章。根據(jù)修訂，實用過的光伏組件必須集中收集85%以上，必須再循環(huán)利用80%以上。
　　
　　在我國，隨著近幾年光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展，光伏組件回收的技術和政策體系也逐步受到關注，能耗低、污染小，經(jīng)濟可行的光伏組件回收再利用技術路徑已經(jīng)開始研究探索。
　　
　　2光伏組件的組成
　　
　　首先，我們一起來看看光伏組件的結構與重量組成，如下圖所示：
　　
　　歐盟PVCYCLE籌備的研究顯示，以一塊250W的光伏組件為例，玻璃約占總重量的70%左右，鋁邊框約占18%，半導體材料約占4%。如此看來，一塊太陽能組件的大部分重量來自可循環(huán)再造的材料。此外，研究還指出，雖然太陽能組件中包含的銀、銦、鎵等稀有金屬僅占組件總質(zhì)量的1~2%，但是仍具有回收價值。
　　
　　3光伏組件回收的方法
　　
　　當回收廢舊的光伏組件時，需要對組件進行拆分，將鋁邊框、玻璃和接線盒部分去除，得到硅晶片。有效的完整硅晶片回收方法有“無機酸溶解法”和“熱處理法”。其中，后者又分為“固定容器熱處理法”和“流化床反應器熱處理法”。
　　
　　1）無機酸溶解法
　　
　　用硝酸和過氧化氮混合酸，在一定的溫度條件下，經(jīng)過一段時間將EVA溶解掉，與玻璃分類。此法可保持晶硅片的完整，但需要進一步對硅晶片進行處理。
　　
　　2）固定容器熱處理法
　　
　　將光伏組件放入焚燒爐中，設置反應溫度600℃進行焚燒。焚燒完成后，將電池、玻璃和邊框等手工分離。回收的各類材料進入相應的回收程序，塑料類的材料完全焚燒。
　　
　　3）流化床反應器熱處理法
　　
　　使用流化床反應器對廢棄光伏組件進行熱處理。將細沙放入流化床反應器中，在一定溫度、流速的空氣作用下，細沙處于滾燙流動狀態(tài)，具有液體的物理性質(zhì)。將組件放入流化床中，EVA和背板材料會在反應器中氣化，廢氣則從反應器中進入二次燃燒室，作為反應器的熱源。對于厚度達到400微米以上的電池片，可以回收完好的硅片。由于制造技術不斷發(fā)展，電池片逐代變薄，熱處理法已無法獲得完好的硅片，因此也只能夠適用于回收硅料。
　　
　　除上述3種方法外，還有“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系酸溶解法”和“物理分離法“
　　
　　4）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系酸溶解法
　　
　　用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系溶劑溶脹EVA，以達到分離電池片、EVA、玻璃和背板的目的。該法所需時間較長，大約7天為一次反應周期。另外，EVA膨脹后使電池片破碎且存在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系廢液處理問題，因此該法仍處于實驗室研究階段。
　　
　　5）物理分離法
　　
　　先將組件鋁邊框與接線盒拆除，隨后粉碎無框組件，分離涂錫焊帶與玻璃顆粒，剩下的部分再進行研磨，用靜電分離方法得到金屬、硅粉末、背板顆粒和EVA顆粒。該法較好終得到是不同材料的混合物，未能實現(xiàn)單一組分的充分分離，仍處于實驗室研究階段。