光伏组件背板是影响投资收益的决定性因素之一。然而占据主流的含氟背板安全和去向问题,正逐渐凸显。 2015年11月12日,杭州某组件代工企业内的员工像往常一样结束半天的工作开始午休。然而,从午餐后开始,厂区内陆续有65名工人出现发热、咳嗽、胸闷、头痛及头晕等症状。经过安监、环保、疾病预防控
回收技术瓶颈
国际能源署光伏系统项目的报告显示,2014年,全球废弃的光伏组件还不到电子垃圾的千分之一;而到2050年,则会达到0.78亿吨。而中国在2030年,将会有70GW的组件需要回收。
我国从“十二五”期间开始了组件回收相关探索,其中863课题子任务“光伏设备回收与无害化处理技术研究”专项课题也于同时期开展。
目前,专用于组件回收的技术较为有限,“当下的回收技术可以被归结——一半是海水,一半是火焰。也就是冷处理和热处理法。”吕芳告诉记者。
低温深冷物理研磨法,即前文所述的“冷处理”,是英利集团尝试研发的组件回收技术。其原理是把光伏组件降温到零下两三百度,先将组件铝边框与接线盒拆除,随后粉碎无框组件,分离涂锡焊带与玻璃颗粒,剩下的部分再进行研磨,用静电分离方法得到金属、硅粉末、背板颗粒和EVA颗粒。它没有任何的热和化学的方法,然后再用静电分离把各种材料分出来,然而物理分离法最终得到的是不同材料的混合物,未能实现单一组分的充分分离,因此该方法仍处于实验室研究阶段。
国际上用的比较多的无机酸溶解法和热处理法,也就是说把光伏组件放到马弗炉或者热解炉里面,使用流化床反应器对废弃光伏组件进行热处理,设置反应温度600℃进行焚烧。焚烧完成后,将电池、玻璃和边框等手工分离。回收的各类材料进入相应的回收程序。
但该方法的难点在于不同气温下,让氮气、氧气在什么气温然后又通过什么样的加温速率在什么温度上停留多久以把EVA,背板完全汽化掉,废气则从反应器中进入二次燃烧室,作为反应器的热源。热解完了之后再用化学法,即有机酸溶胀掉表面的电度、电极,最后留下完整的玻璃和完整的硅片,把它回收回来。对于厚度达到400微米以上的电池片,可以回收完好的硅片。
不过,随着制造技术不断发展,电池片逐代变薄,热处理法已无法获得完好的硅片,因此也只能够适用于回收硅料。
处理的回收过程也面临着许多问题。据尚善新材料副总经理蔡书义告诉记者:“很多情况下,这些技术会造成二次污染。”比如在汽化之后,还需要有机酸溶解法是用有机溶剂溶胀EVA,分离电池片、EVA、玻璃和背板主要难点还是在无机酸溶解法是用硝酸和过氧化氮混合酸,在一定的温度条件下,虽然可保持晶硅片的完整,但需要进一步对硅晶片进行处理。且所需时间较长,大约7天为一次反应周期。且只针对EVA的去除和分离,未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用,且另外,EVA膨胀后使电池片破碎且存在有机废液处理问题。
“根本还是经济性问题。”吕芳告诉记者:“我们去回收这个东西,一定要低能耗、低污染,如果说我们回收拿回来的东西用还不好用,结果发现,因为加到600度的温度能耗很高了,然后再释放出一大堆的有害气体。回收它很得不偿失。”
为了让光伏组件承受得起风沙雨露的侵蚀,组件在生产过程中都会经过严苛的考验,要在80摄氏度高温和零下40摄氏度低温环境下循环测试上千次。然而,前期的牢固打造造成后期回收的难题,因为拆解不易,会增加很多成本。此外,一个晶体硅光伏组件往往重达十几公斤,拆开之后,玻璃和铝边框就占据了80%以上的重量,最值钱的导电银浆则只有6克左右。有人对回收晶体硅组件的经济效益进行了测算,结果只有5%左右的毛利润,如果算上运输成本,企业甚至要亏本进行。
作者:闫笑炜 来源:能源杂志
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