為應對化石能源危機和氣候變化問題，以太陽能為代表的新能源行業(yè)快速崛起。截至2020年，全球光伏累積裝機容量已達715GW，其中我國裝機容量為259GW，已連續(xù)7年位居全球首位。然而，光伏組件的使用壽命通常為25-30年，因此巨大的裝機容量必將帶來巨量光伏新興廢棄物的產(chǎn)生，其中含有的Pb、Cd等重金屬易威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康。同時，廢棄光伏組件中含有大量有價資源，建立其資源化回收技術(shù)不僅可實現(xiàn)廢棄物的安全處置，還可實現(xiàn)二次資源的再生利用。
基于以上背景，中國科學院城市環(huán)境研究所清潔能源技術(shù)與炭材料研究組以晶體硅光伏組件為研究對象，提出溶劑熱溶脹聯(lián)合熱處理法進行組件的拆解與回收。結(jié)果表明，熱處理過程中EVA分解氣的產(chǎn)生與積累是導致回收過程晶體硅片損壞的主要原因;該回收體系采用溶劑熱溶脹法對光伏組件進行預處理，可實現(xiàn)EVA的溶脹與部分去除，從而建立氣體釋放通道;聯(lián)合熱處理法對EVA進行徹底分解與去除，EVA分解氣從氣體釋放通道溢散。較于現(xiàn)有回收技術(shù)，晶體硅片的回收完整率可提高近10倍;采用特定溶劑進行溶劑熱溶脹處理時，還可實現(xiàn)組件中含氟背板的快速降解，避免了傳統(tǒng)直接熱處理過程含氟氣體的釋放，二次污染小。經(jīng)測試，回收硅片的多項性能指標，包括間隙氧含量、代位碳含量、電阻率、少子壽命等均與商業(yè)硅片相近。
相關(guān)研究成果以Nondestructive silicon wafer recovery by a novel method of solvothermal swelling coupled with thermal decomposition為題發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。該研究得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(A類)、兩所融合基金、福建省工業(yè)引導性項目和廈門市科技計劃項目的資助。
