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文檔簡介
1、光伏組件回收1光伏組件回收的背景光伏組件的大部分材料是可循環(huán)再造的材料,除了鋁和玻璃外,還包含銀、銦、鎵等稀 有金屬。這些稀有金屬雖占只占組件重量的1%,但回收價值大。對光伏組件回收實現(xiàn)循環(huán)再 利用,可節(jié)約資源,減少對原生資源開采并降低資源提煉的耗能,從而減輕生態(tài)環(huán)境影響及 破壞。因此,光伏組件的回收與無害化處理是當前國際國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界和環(huán)境界十分關(guān)注的問題。2014年初,報廢電子電氣設(shè)備(WEEE)指令修訂版在歐盟全面正式生效,其中第一次 將光伏組件納入指令范圍,規(guī)定報廢的光伏組件和家用電器作為一類產(chǎn)品需要進行強制回收 處理。2014年10月,在IECTC82WG2的會議上,一部分 WG2成員也
2、提議將光伏組件的回 收與環(huán)境安全評估作為新的工作組項目提案(NWIP)展開了討論,未來制訂出組件回收以 及環(huán)境安全評估的IEC標準。目前,歐洲已經(jīng)著手從標準法規(guī)層面出臺強制回收光伏組件的規(guī)定。歐盟議會已正式修 改了廢棄電氣和電子設(shè)備(WEEE)規(guī)章。根據(jù)修訂,實用過的光伏組件必須集中收集85%以上,必須再循環(huán)利用80%以上。在我國,隨著近幾年光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展,光伏組件回收的技術(shù)和政策體系也逐步受到 關(guān)注,能耗低、污染小,經(jīng)濟可行的光伏組件回收再利用技術(shù)路徑已經(jīng)開始研究探索。2、光伏組件的組成首先,我們一起來看看光伏組件的結(jié)構(gòu)與重量組成,如下圖所示:EVA 6%歐盟PVCYCLE組織的研究顯示
3、,以一塊250W的光伏組件為例,玻璃約占總重量的70% 左右,鋁邊框約占18%,半導(dǎo)體材料約占4%。如此看來,一塊太陽能組件的大部分重量來 自可循環(huán)再造的材料。此外,研究還指出,雖然太陽能組件中包含的銀、銦、鎵等稀有金屬僅占組件總質(zhì)量的 12%,但是仍具有回收價值。3、光伏組件回收的方法回收克幕弄廿同定吞礙叢.;土霍 法盒化床此應(yīng)辭熟-處理注當回收廢舊的光伏組件時,需要對組件進行拆分,將鋁邊框、玻璃和接線盒部分去除, 得到硅晶片。有效的完整硅晶片回收方法有“無機酸溶解法”和“熱處理法”。其中,后者又分為“固定容器熱處理法”和“流化床反應(yīng)器熱處理法”。1)無機酸溶解法用硝酸和過氧化氮混合酸,在一
4、定的溫度條件下,經(jīng)過一段時間將EVA溶解掉,與玻璃分類。此法可保持晶硅片的完整,但需要進一步對硅晶片進行處理。2)固定容器熱處理法將光伏組件放入焚燒爐中,設(shè)置反應(yīng)溫度600C進行焚燒。焚燒完成后,將電池、玻璃和邊框等手工分離。回收的各類材料進入相應(yīng)的回收程序,塑料類的材料完全焚燒。3)流化床反應(yīng)器熱處理法使用流化床反應(yīng)器對廢棄光伏組件進行熱處理。將細沙放入流化床反應(yīng)器中,在一定溫 度、流速的空氣作用下,細沙處于滾燙流動狀態(tài),具有液體的物理性質(zhì)。將組件放入流化床 中,EVA和背板材料會在反應(yīng)器中氣化,廢氣則從反應(yīng)器中進入二次燃燒室,作為反應(yīng)器的 熱源。對于厚度達到400微米以上的電池片,可以回收
5、完好的硅片。由于制造技術(shù)不斷發(fā)展, 電池片逐代變薄,熱處理法已無法獲得完好的硅片,因此也只能夠適用于回收硅料。除上述3種方法外,還有“有機酸溶解法”和“物理分離法“4)有機酸溶解法用有機溶劑溶脹EVA,以達到分離電池片、EVA、玻璃和背板的目的。該法所需時間較 長,大約7天為一次反應(yīng)周期。另外,EVA膨脹后使電池片破碎且存在有機廢液處理問題, 因此該法仍處于實驗室研究階段。5)物理分離法先將組件鋁邊框與接線盒拆除,隨后粉碎無框組件,分離涂錫焊帶與玻璃顆粒,剩下的 部分再進行研磨,用靜電分離方法得到金屬、硅粉末、背板顆粒和EVA顆粒。該法最終得到是不同材料的混合物,未能實現(xiàn)單一組分的充分分離,仍
6、處于實驗室研究階段。各種方法的優(yōu)缺點結(jié)合國內(nèi)外已有報廢光伏組件的技術(shù)方法和經(jīng)驗來看,無機酸和有機酸溶解:只針對EVA的去除和分離,未考慮到邊框的拆除和硅晶片再利用, 且剩下的廢液也難處理。物理分離法:不夠完善,未能分離各單一的組分。可采取多種處理方法相結(jié)合的方式,取長補短,探索出合適的光伏組件處理方法。4、光伏組件的回收流程由FirstSolar提出的較成熟的光伏組件回收流程如下圖所示:5、光伏組件回收中的難點1技術(shù)層面:回收組件時的無害化處理,廢氣、廢液、廢物收集與處理在光伏組件回收時,含氟背板更是給人們出了一道難題。碳氟化合物異常堅固的化學(xué)結(jié) 構(gòu),通常的掩埋處理方法甚至在千年內(nèi)都無法降解這
7、個成分;而且,氟化物的毒性很大,若 通過焚燒處理會產(chǎn)生氟化氫等毒性氣體。之前聽說過光伏電站著火后,救援人員產(chǎn)生氟化物 中毒的案例。而當下興起的全 PET薄膜背板或可解決以上問題。2. 經(jīng)濟效益:回收組件的經(jīng)濟收益低,市場對光伏組件回收動力不大由于光伏組件回收成本高,比如回收組件的設(shè)備購置和維護又是一比額外的成本。光伏 組件回收的收益低,若要實現(xiàn)對廢舊光伏組件進行規(guī)?;厥盏哪繕?,仍然還有很長的路要 走。3. 政策法規(guī):國內(nèi)在光伏組件回收方面或光伏組件無害化處理方面的政策法規(guī)仍是空白 目前國際和國內(nèi)對于光伏組件回收有多種可行的技術(shù)路線,但是由于現(xiàn)階段國內(nèi)光伏組件的回收規(guī)模較小,也沒有形成相應(yīng)的產(chǎn)
8、業(yè)鏈。因此,在政策和法規(guī)方面,還需要相關(guān)的政 策加以指導(dǎo)和要求,填補這部分空白。6光伏組件回收的前景目前全球?qū)U舊光伏組件回收的關(guān)注度持續(xù)升高,但想要短期內(nèi)達到很好的效果也很有 難度。在國際范圍內(nèi),PVCycle協(xié)會的影響力較為突出。PVCycle協(xié)會成立于2007年7 月, 總部設(shè)在布魯塞爾,是一家致力于歐洲光伏報廢品回收在利用的協(xié)會。該協(xié)會可以對當今所有光伏技術(shù)(晶硅和非晶硅)組件進行回收,并為正式會員組織報 廢光伏組件的回收及循環(huán)利用工作。PVCycle協(xié)會預(yù)計到2035年全球光伏組件回收將成為總 價值達到120億美元的產(chǎn)業(yè)。光伏組件回收不僅可以創(chuàng)造更多的就業(yè)機會,而且可以降低太 陽能光伏產(chǎn)業(yè)對整體環(huán)境的影響。在我國,也已經(jīng)開展了相關(guān)工作,如國家863課題子任務(wù)“光伏設(shè)備回收與無害化處理技術(shù)研究”。隨著我國光伏裝
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