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太阳能光伏组件的回收

太阳能光伏组件有二十五年的质保寿命,现在正往三十年延伸。三十年很长,很了不起,但毕竟不是永生。事实上第一批大规模使用的光伏系统,已经逐渐到了退休的年龄了。组件失效了以后怎么办?填埋?那还叫什么绿色能源!回收?会不会是赔本生意?本文就光伏组件的回收进行探讨。

 

为什么要回收

 

1. 社会影响。很早期的迷思说“光伏发电是绿色能源根本就是骗人啊,生产本来就是个耗能大户,若干年失效以后还要产生垃圾。”这个兔子都辟谣到口干舌燥了——晶硅提纯早就降低能耗了,生产工艺排污早就解决了,将失效组件的回收工艺算进去,能量回收期也不会超过5年,如果是阳光充足的热带地区,可能1年都要不到。话虽如此,但可见这个辩论的重要前提是:组件是要回收的,否则还叫什么再生能源!

 

2. 经济影响。欧盟对组件回收是有硬性要求的,这个要求正在拓展到其他的光伏市场。具体操作怎么搞,谁来买单?权衡各种方案以后,最终是决定向组件生厂商追加回收成本。组件生厂商又不傻,当然是给批发商加价咯,批发商不傻当然是给零售商加价咯,零售商不傻当然是给用户加价咯。所以最后归根到底是用户买单。最后就是度电成本提升,影响光伏发电收益。所以组件回收降本是有直接经济效益的——这是回收技术发展的源动力。预计组件回收的高潮会于2030年到来,赚钱的生意,不能不干。

 

回收的思路

 

1. 有效分离贵重材料再利用。虽然光伏组件因为各种原因失效了,但是铝合金是不会跑的,玻璃总是在的,电池片和上面的金属材料都原封不动在那里。用最实惠的办法把值钱的东西分开再利用,是回收的基本思路。

 

2. 尽量完全回收,尽量零垃圾填埋。不用解释了。

回收的方法

 

1. 简单粗暴一刀切。无论什么回收技术方案,第一步一定是拿掉塑料接线盒,这是和光伏组件其他材料最不搭杠,而且最好分离的部分。第二步是拆铝边框,最值钱而且好拆。

 

拿掉以后呢?现有最成熟、最简单粗暴、同时收益最少的办法就是整体碾压切成渣,做成玻璃。反正玻璃是氧化硅,里面的电池大部分也是硅,烧一烧又成玻璃了,顶多有一点有机胶膜和背板的杂质,高温下也没有了。但是贵重的金属电极材料比如银、铜、铝、锡、铅等等就可惜咯,统统也当成杂质处理了。玻璃的价值含量是相当低的。

 

2. 重新利用组件里面的电池。很多时候失效的组件是因为背板不行了,胶膜变色了,玻璃坏了,但电池本身依旧坚挺。而电池又是组件里面最值钱的部分。自然而然的思路就是,重新回收电池再利用。可是,要把组件拆了不损害里面的电池,这很难!撕开背板后,要么泡盐酸去掉EVA胶膜(耗时,损害金属电极);要么有机溶剂去掉EVA(更耗时);要么超声波超掉EVA(费电);要么加热热解EVA(电池基本上就废了)。理想很丰满,现实很骨感,想要回收性能不受影响的电池,基本上做不到!

 

3. 重新利用组件里面的硅片。既然电池收不回来,那我们就退而求其次,重新再利用电池里面最值钱的部分——硅片。回收以后把硅片重新做成电池。这就需要各种化学方法去掉氮化硅、金属电极、发射极和背电场。具体的搭配可能是氢氟酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾等等。现实再次骨感了一把——人算不如天算,随着技术的发展和降本的要求,硅片的厚度从300微米降到200微米以下而且还要继续降低,导致的后果就是硅片根本就经不起化学处理的折腾——碎碎碎!这条路,再次堵死。

 

4. 重新利用太阳能级硅。既然硅片也收不回来,那就再退一步,我们回收太阳能级硅吧。虽然说还要重新拉单晶或者铸锭然后切片,至少提纯的步骤我们省下来了啊!这个方案,就是现今主流的方向。碎就让它碎吧,碎了我们重新拉晶或者铸锭就好了。和上一种方法一样,正面发射极和背电场是不能要的。用氢氧化钠快速的去掉几个微米的表层,再用方阻检测是不是完全去掉了发射极和背电场,就可以制成可资利用的太阳能级硅了。

 

至于金属回收的部分,一般是用硝酸从电池片上拿掉,再用电解萃取(electrowinning)的办法收集高纯度的金属材料。

回收的太阳能组件有哪些重要组成配件及原理分析

一、回收的太阳能组件的原理分析:

太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池(SolarCell),又称光伏电池。太阳能电池发电的原理是光生伏打效应(PhotovoltaicEffect)。当太阳光照射在太阳能电池上时,电池吸收光能,产生光生电子-空穴对在电池内建电场作用下,光生电子和空穴被分离,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载,则负载就有“光生电流”流过,从而获得功率输出。这样,太阳的光能就直接变成了可以使用的电能。

在相同的温度下,光照强度对电池板的影响:光照强度越大,太阳能电池板的开路电压和短路电流越大,输出功率也越大,同时可以看出开路电压随辐照强度的变化不如短路电流随辐照强度的变化明显。

在相同的光照强度下,温度对电池板的影响:当太阳能电池的温度升高时,其输出开路电压随温度明显减小,短路电流略有升高,总趋势是输出功率变小。

二、回收的太阳能组件的重要组成配件:

回收的太阳能组件通常指的是太阳能电池板,组件是行话,全称叫做太阳能电池组件。是由背板、电池片、焊带、玻璃、接线盒、光伏线等光伏元器件组成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小,然后我们把他们先串联获得高电压,再并联获得高电流后,通过一个二极管(防止电流回输)然后输出。并且把他们封装在一个不锈钢金属体壳上,安装好上面的玻璃、充入氮气、密封。它的整体称为组件,也就是光伏组件或说是太阳能电池组件;