中科院与晶科能源合作，绿色高效的光伏组件回收技术即将诞生？

随着全球太阳能制造业的大量生产，若干年后，全世界将掀起一波光伏板的“报废潮”。光伏组件含有硅、铜、铝、银等宝贵资源。同时，光伏组件中的有机包装材料和重金属铅对环境有潜在的威胁。考虑到宝贵资源的回收和环境保护，开发报废光伏组件的绿色回收技术迫在眉睫。

近日，中国科学院的一个研究小组和中国太阳能电池板制造商晶科能源开发了一种新工艺，可以从报废的太阳能电池板中分离有效成分。该成果发表在《清洁技术与环境政策》（Clean Technologies and Environmental Policies）上。

晶体硅光伏组件分离难！回收更难！

典型的晶体硅光伏组件由多个部分组成，包括太阳能电池主题，EVA胶膜，背板和玻璃，外部包装用的铝框架等。

太阳能电池两侧通过EVA胶膜将与背板和玻璃粘结，以防止外部因素导致太阳能电池破裂。因此，要充分回收有价值的资源和重金属铅，就需要有效分离太阳能电池和其他层。然而，不同层的EVA结合是在高温和真空压缩下进行的，这大大增加了不同层的分离难度。

目前有三种方法可以分离不同的层：物理方法、化学溶胀方法和热解方法。

物理方法会使光伏组件的破碎，虽操作简单，但无法实现不同层的充分分离，降低了资源回收率。此外，物理方法对EVA性能没有影响，因此EVA的粘结仍然有效，这显然不利用光伏组件不同层之间的分离和回收。因此，消除EVA的粘结，使不同层充分分离，是充分回收光伏组件中可用资源的前提。

热解是直接消除EVA进行分层分离最有效的方法。然而，在直接热加工过程中，背板中的氟化物会被释放出来，污染环境。此外，这种方法只是分解了EVA，并不能有效去除玻璃和背板，它们的存在阻碍了EVA热解过程中有机物的释放，这可能会导致玻璃和太阳能电池破碎混合，降低资源回收率。

而化学溶胀法是一种很有前途的分层分离方法。背板可通过乙醇蒸汽作用(或机械处理)去除，一些化学试剂引起的EVA的溶解和溶胀可以实现玻璃层和EVA分离。虽然化学方法不能充分分离太阳能电池和EVA，但通过辅助热解可以直接消除残留的EVA。然而，常见分离试剂(甲苯、邻二氯苯、三氯乙烯等)的毒性限制了化学方法的大规模使用。此外，EVA通常会过度膨胀，导致太阳能电池组件破碎，这就导致了贵金属在后续工艺中的回收效率较低。因此，绿色可控的膨胀过程对于光伏组件回收太阳能电池具有重要意义。

双碱酯(DBE)扮演破局“奇兵”

本次的研究中，科学家们使用了双碱酯(DBE)，这是一种二羧酸的酯，通常用作润滑剂、自旋整理剂和添加剂。它是由琥珀酸二甲酯(CH3OOC(CH2)2COOCH3)、戊二酸二甲酯(CH3OOC(CH2)3COOCH3)和己二酸二甲酯(CH3OOC(CH2)4COOCH3) (Kob 2002)组成的混合酯。DBE的沸点范围为196-225 C，可溶解大多数树脂，因而可以很好的溶解EVA。

该小组在晶科535w光伏组件上测试了这项新技术，光伏组件尺寸为1956毫米 992毫米，重22.5公斤，并提前拆除了接线盒和铝框架。在底部直径为120 mm 12.5 mm，高度为195 mm 20 mm的玻璃反应器中进行玻璃- EVA分离。

通过测试，科学家们发现，与基于常用分离试剂邻二氯苯的膨胀过程相比，DBE所造成的膨胀更小，导致太阳能电池板的裂缝更少。

研究人员称，通过这项技术可以充分回收太阳能电池。研究人员继续说道。“与直接加热工艺相比，由于事先去除了背板，EVA热解过程中没有氟化物释放。”他们还指出，邻二氯苯的价格在每吨16000元(2.316美元)到18000元之间，而DBE的成本更低，在每吨9500元到10600元之间。

综上所述，使用DBE试剂可以保证光伏组件的相对完整性，使资源回收更易于管理，并且使用DBE作为分离试剂具有低成本和绿色环保的优点。但研究人员还强调：此次技术只是实验阶段，具体的成本核算将在扩大实验后确定。来源：《清洁技术与环境政策》期刊

参考文献：Recycling of solar cells from photovoltaic modules via an environmentally friendly and controllable swelling process by using dibasic ester，2023