废旧光伏组件未来10年大增，如何进行回收？

近年来，全球光伏产业不断扩大，基于晶硅太阳电池的光伏组件含有大量的有价元素(铝、硅、银、铜和锡等)，并且含有少量铅，将其丢弃和填埋会造成一定的资源浪费和环境污染，对其进行回收处理具有重要的环境和经济价值。

我国光伏市场在2010 年开始高速发展，之后每年都有大量的光伏组件装机，根据光伏组件20-25年的寿命推算，在未来10余年将会迎来光伏组件报废的第一次高峰。

光伏组件的结构组成

一块标准的晶硅组件质量约为20 kg，基本结构包括太阳能电池、有机封装层、盖板玻璃、背板、外框和接线盒，其中，盖板玻璃、背板与太阳电池间都是通过一层有机物封装层黏合。

太阳能电池为整个光伏组件的核心，质量占整个光伏组件的4% 左右，成分主要包括硅、银、铜、铝和其他有价金属等。银在光伏组件中的质量分数约为（350~600）×10-6，几乎与美国高品位银矿的质量分数((800~1 100)×10-6)相当。

光伏封装层最常用的材料是EVA，EVA 在组件中起到黏接玻璃、电池和背板的作用，还能保护电池组中硅晶片免受外界环境的影响，延长太阳电池使用寿命。

盖板玻璃主要起到保护太阳电池和减少反射率的作用，一般为透光性较好、机械性能好、强度高、含铁量较低的钠钙硅玻璃。

背板在组件中起到密封、绝缘、防潮和保护太阳电池的作用，类型主要为含氟背板、玻璃背板和有机透明背板等。

废旧光伏组件的各成分的质量分数大致如下：

1000 kg 废旧光伏组件中各成分质量分数

废旧晶硅光伏组件的回收大致分为组件拆解和组分回收两大部分。

一、组件拆解

光伏组件的结构为玻璃−EVA−太阳电池−EVA−背板或玻璃的夹心结构，最外还有一层框架和接线盒。拆解的工艺包括拆解外框和接线盒、去除EVA分离盖板玻璃和背板两步。

1. 拆解外框和接线盒

外框和接线盒是依靠人工或者自动化机械从退役光伏组件上拆解，目前的拆解技术基本成熟。早期常用的人工拆解方式随着产业的快速发展，难以满足大规模退役组件拆解的需求。

法国Roosset 公司研发了自动化光伏组件分选生产线，包括自动拆框机和材料分选机等设备，自动化程度较高，可节约大量人力成本，但设备成本较高。

2. EVA封装层与盖板玻璃、背板的剥离

EVA 封装层与盖板玻璃、背板的剥离强度较大( 一般大于30 N/cm)，无法通过人工机械剥离。分离方法通常为溶剂溶解法和热处理法。

（1）溶剂溶解法

溶剂溶解法是使用溶剂对已经去除铝外框、接线盒和背板的光伏组件进行浸泡，使得盖板玻璃和太阳电池分离。

溶剂溶解法优势在于对太阳电池的损伤较小，有望无损回收硅晶片。通过这种回收方法，硅的回收和再利用率一般可以达到90%以上，有一定的应用前景。

在实际应用中，溶剂溶解法存在溶剂消耗量大、溶解速率低、溶解时间长和废液处理困难等缺点，只能小规模应用。

（2）热处理法

热处理法是指通过加热对有机封装层EVA进行软化、剥离或分解以达到分离盖板玻璃和太阳电池的目的的方法。

热解法通过在 460~570 ℃的有氧或无氧气氛下热解EVA，去除率达到99%以上，具有EVA去除率高、使用的化学药剂少和能适应大规模、产业化生产等优点。

热解法也存在一些不足，如容易产生局部过热而导致电池片碎裂，不能保持硅电池的完整性，且热解后会有极少量有机物残留在电池表面，影响产品纯度。

中国晶科能源有限公司研发了一种基于热场匀流热解 EVA 分离硅光伏组件的方法，通过控制热场均匀分布，达到高效除去EVA的目的，目前已经能够实现小规模应用。

二、组分回收

（1）物理法

主要是依靠物理切割、锤击、挤压和磨削等手段，将太阳电池破碎成较小的颗粒，然后，通过筛分分选粒径不同的颗粒，对含有EVA 黏接剂的组分进行热处理，达到回收玻璃、硅和金属的目的。

通过转子破碎机破碎后的颗粒粒径为 0.08~8.00 mm，然后使用筛网进行筛分。颗粒粒径在1 mm以上的组分通常含有 EVA，所以，需要对粒径较大的组分在650 ℃进行1次热处理。颗粒粒径较小的部分则一般是玻璃、硅和金属，玻璃集中在粒径为 0.4~ 1.0 mm 的组分中，金属组分粒径则集中在 0.08~0.40 mm。

该法使用设备单一，成本较低，玻璃回收率在85%以上，通过粒径筛分的金属纯度较低，需要通过湿法冶金过程进行纯化。

（2）化学法

为了得到纯度较高的金属和硅，可使用化学试剂处理太阳电池，通过湿法冶金浸提得到金属单质，硅片也可以经过净化成为光伏产业的原料。

第一步是湿法浸出，使用各种化学试剂，将太阳电池表面的金属浸出到溶液中，并去除减反层、发射极。

从酸浸得到的浸出液中可以得到含有 Cu，Ag，Al 和 Pb 的溶液。分离提取的方法有置换法、沉淀还原法和电解还原法等。

化学法回收硅和金属

化学回收方法可以高效分离和回收光伏组件中的有价元素，也可以适应大规模工业应用，但会产生一定的废水、废气和废渣，成本较高。

总的来说，组件拆解的工艺包括2步：机械拆解外框和接线盒，去除EVA分离盖板玻璃和背板。其中关键步骤是去除EVA、分离盖板玻璃和背板，主要方法为溶剂溶解法和热处理法。

组件组分回收的方法一般分为物理回收和化学回收。物理方法对环境较友好，对设备的要求不高。但物理法回收的组分纯度较低，影响回收后产品的价值。化学回收方法可以高效分离和回收光伏组件中的有价元素，但成本较高。