咱们在兴味盎然的议论我国光伏累计装机到达43GW、居世界第一的时分,是否想过光伏组件收回的问题?假如按一块250W的光伏组件19kg估量,1GW的作废组件就能够到达7.6万吨,现已并网的43GW将发生327万吨的电子废物。假如不妥善处理,将给环境带来巨大的污染。
1、光伏组件收回的布景
光伏组件的大部分资料是可循环再造的资料,除了铝和玻璃外,还包括银、铟、镓等稀有金属。这些稀有金属虽占只占组件分量的1%,但收回价值大。对光伏组件收回完成循环再运用,可节省资源,削减对原生资源挖掘并下降资源提炼的耗能,然后减轻生态环境影响及损坏。因而,光伏组件的收回与无害化处理是当时世界国内工业界和环境地非常重视的问题。
2014年头,作废电子电气设备(WEEE)指令修订版在欧盟全面正式收效,其间第一次将光伏组件归入指令规划,规则作废的光伏组件和家用电器作为一类产品需求进行强制收回处理。
2014年10月,在IECTC82WG2的会议上,一部分WG2成员也提议将《光伏组件的收回与环境安全评价》作为新的作业组项目提案(NWIP)展开了评论,未来制订出组件收回以及环境安全评价的IEC规范。
现在,欧洲现已着手从规范法规层面出台强制收回光伏组件的规则。欧盟议会已正式修改了抛弃电气和电子设备(WEEE)规章。依据修订,实用过的光伏组件有必要会集搜集85%以上,有必要再循环运用80%以上。
在我国,跟着近几年光伏职业的迅猛发展,光伏组件收回的技能和方针系统也逐渐遭到重视,能耗低、污染小,经济可行的光伏组件收回再运用技能途径现已开端研讨探究。
2、光伏组件的组成
首要,咱们一起来看看光伏组件的结构与分量组成,如下图所示:
欧盟PVCYCLE安排的研讨显现,以一块250W的光伏组件为例,玻璃约占总分量的70%左右,铝边框约占18%,半导体资料约占4%。如此看来,一块太阳能组件的大部分分量来自可循环再造的资料。
此外,研讨还指出,尽管太阳能组件中包括的银、铟、镓等稀有金属仅占组件总质量的1~2%,可是仍具有收回价值。
3、光伏组件收回的办法
当收回废旧的光伏组件时,需求对组件进行拆分,将铝边框、玻璃和接线盒部分去除,得到硅晶片。有用的无缺硅晶片收回办法有“无机酸溶解法”和“热处理法”。其间,后者又分为“固定容器热处理法”和“流化床反响器热处理法”。
1)无机酸溶解法
用硝酸和过氧化氮混合酸,在必定的温度条件下,经过一段时刻将EVA溶解掉,与玻璃分类。此法可坚持晶硅片的无缺,但需求进一步对硅晶片进行处理。
2)固定容器热处理法
将光伏组件放入燃烧炉中,设置反响温度600℃进行燃烧。燃烧完成后,将电池、玻璃和边框等手艺别离。收回的各类资料进入相应的收回程序,塑料类的资料彻底燃烧。
3)流化床反响器热处理法
运用流化床反响器对抛弃光伏组件进行热处理。将细沙放入流化床反响器中,在必定温度、流速的空气作用下,细沙处于滚烫活动状况,具有液体的物理性质。将组件放入流化床中,EVA和背板资料会在反响器中气化,废气则从反响器中进入二次燃烧室,作为反响器的热源。关于厚度到达400微米以上的电池片,能够收回无缺的硅片。因为制作技能不断发展,电池片逐代变薄,热处理法已无法取得无缺的硅片,因而也只能够适用于收回硅料。
除上述3种办法外,还有“有机酸溶解法”和“物理别离法“
4)有机酸溶解法
用有机溶剂溶胀EVA,以到达别离电池片、EVA、玻璃和背板的意图。该法所需时刻较长,大约7天为一次反响周期。别的,EVA胀大后使电池片破碎且存在有机废液处理问题,因而该法仍处于实验室研讨阶段。
5)物理别离法
先将组件铝边框与接线盒撤除,随后破坏无框组件,别离涂锡焊带与玻璃颗粒,剩余的部分再进行研磨,用静电别离办法得到金属、硅粉末、背板颗粒和EVA颗粒。该法终究得到是不同资料的混合物,未能完成单一组分的充沛别离,仍处于实验室研讨阶段。
各种办法的优缺点
结合国内外已有作废光伏组件的技能办法和经历来看,
无机酸和有机酸溶解:只针对EVA的去除和别离,未考虑到边框的撤除和硅晶片再运用,且剩余的废液也难处理。
物理别离法:不行完善,未能别离各单一的组分。
可采纳多种处理办法相结合的办法,扬长避短,探究出适宜的光伏组件处理办法。
4、光伏组件的收回流程
由FirstSolar提出的较老练的光伏组件收回流程如下图所示:
5、光伏组件收回中的难点
1.技能层面:收回组件时的无害化处理,废气、废液、废物搜集与处理
在光伏组件收回时,含氟背板更是给人们出了一道难题。碳氟化合物反常巩固的化学结构,一般的埋葬处理办法甚至在千年内都无法降解这个成分;并且,氟化物的毒性很大,若经过燃烧处理睬发生氟化氢等毒性气体。之前听说过光伏电站着火后,救援人员发生氟化物中毒的事例。而当下鼓起的全PET薄膜背板或可处理以上问题。
2.经济效益:收回组件的经济收益低,商场对光伏组件收回动力不大
因为光伏组件收回本钱高,比方收回组件的设备置办和保护又是一比额定的本钱。光伏组件收回的收益低,若要完成对废旧光伏组件进行规划化收回的方针,依然还有很长的路要走。
3.方针法规:国内涵光伏组件收回方面或光伏组件无害化处理方面的方针法规仍是空白
现在世界和国内关于光伏组件收回有多种可行的技能道路,可是因为现阶段国内光伏组件的收回规划较小,也没有构成相应的工业链。因而,在方针和法规方面,还需求相关的方针加以辅导和要求,添补这部分空白。
6、光伏组件收回的远景
现在全球对废旧光伏组件收回的重视度继续升高,但想要短期内到达很好的作用也很有难度。在世界规划内,PVCycle协会的影响力较为杰出。PVCycle协会成立于2007年7月,总部设在布鲁塞尔,是一家致力于欧洲光伏作废品收回在运用的协会。
该协会能够对当今一切光伏技能(晶硅和非晶硅)组件进行收回,并为正式会员安排作废光伏组件的收回及循环运用作业。PVCycle协会估计到2035年全球光伏组件收回将成为总价值到达120亿美元的工业。光伏组件收回不只能够发明更多的就业机会,并且能够下降太阳能光伏工业对全体环境的影响。
在我国,也现已展开了相关作业,如国家863课题子使命“光伏设备收回与无害化处理技能研讨”。跟着我国光伏装机总量逐年上升,不远的将来我国光伏组件大规划的作废不可避免,因而提前做好规划化、高效、低能耗、低本钱的光伏组件收回技能储备才干未雨绸缪,完成可继续发展。现在,国内的中盛光电、汉能控股、力诺等80家中国内地企业及11家台湾企业以加入了PVCycle协会。