【光伏回收】光伏退役组件回收科普:拆解技术篇
随着国内光伏回收市场的到来,“光伏回收”这个词正变得越来越火热,行业的关注度逐步提高,一条新的产业链即将形成。废弃的光伏组件为何会成为光伏制造、固废处理等企业关注的重点,除了国家“双碳”大目标下对循环经济的重视和企业本身的社会责任,更重要的是,退役光伏组件经拆解后可以产生诸多有回用价值的材料,上一篇主要介绍了退役组件拆解的流程,今天的内容聚焦拆解的技术路线。
从上一篇的拆解流程我们知道,晶硅光伏组件中层压件的拆解是难度较大的一环,主要难点体现在有机胶膜(例如:EVA)的解粘结上。组件在生产过程中,夹在电池片和玻璃、电池片和背板之间的有机胶膜经热熔、固化后会具备相当高的粘接强度、气密性及耐老化性等,能很好的保护组件里的电池片免受空气中水分等因素的影响,从而提高组件在户外的稳定性。但同时也给组件退役后的解粘结带来挑战。目前主要的技术路线有物理法、热解化学法和溶剂化学法。
1、物理法
物理法,或者称之为机械法,首先通过机械对层压件进行分割、破碎、研磨,使之从一块大件变成一堆物料碎片、颗粒或粉末的混合物。需要注意的是,由于各组成成分(例如:玻璃、高分子材料、电池片)的性质不同,破碎后的尺寸大小也不一样。其次,在得到的混合物基础上,采用一定的筛选分离技术对混合物料进行分选。例如根据混合物中各组分的密度不同,选择合适的液体进行分选,密度大的会下沉,而密度小的会上浮,从而实现混合物各材料的分离。
图 通过物理法得到的电池片粉末、铜焊带粉末及高分子材料粉末(从左到右依次为)
2、热解化学法
热解化学法就是通过高温的方式,使层压件中已经固化的有机胶膜逐步分解后去除。以主流的EVA胶膜为例,在一定的气氛场中,利用500℃左右的温度就可以实现EVA的热解。需要注意的是,为了避免含氟背板热解后对环境产生污染,一般会在热解前先把背板去除。
图 胶膜热解后拆解出的电池片
3、溶剂化学法
溶剂化学法是指将光伏组件浸到有机或无机化学溶剂中,通过化学反应溶解或溶胀有机胶膜,破坏其接触面的粘结力,从而达到使其与玻璃板和电池片分开的目的。以EVA胶膜为例,常用的化学溶剂包括三氯乙烯、甲苯等。另外,为了提高反应速率,可以采用破碎后再处理或利用微波等辅助技术手段来强化处理效果。
图 微波辅助强化的三氯乙烯浸泡化学法示例(Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2021. 230: 111213)
目前,国内以物理法和热解化学法为主导的两条退役晶硅光伏组件拆解示范线已分别由英利和晶科建设完成。不同的技术路线,优缺点不同,未来适用的组件类型可能也不同。为不断提高拆解效率,减少拆解过程中的污染排放,可以探索把多种处理路线进行恰当结合的技术方案。