近日，在西安交通大學(xué)電氣學(xué)院高壓試驗(yàn)大廳里，宋佰鵬老師和學(xué)生們?cè)跒槭苎皝淼膰鴥?nèi)光伏行業(yè)專家進(jìn)行太陽能電池板回收演示實(shí)驗(yàn)，太陽能電池板破碎實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用程序化控制，隨著一次次脈沖放電，太陽能電池板玻璃、硅片、背板等組分逐漸分離，實(shí)現(xiàn)太陽能電池板各組分的解離和回收。
“新型破碎技術(shù)為我國太陽能電池板資源化回收提供了全新思路。”專家們高度評(píng)價(jià)。新型破碎技術(shù)研發(fā)成功，源自國網(wǎng)青海電科院和西安交通大學(xué)共同承擔(dān)的科技項(xiàng)目《基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)研究》。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、國網(wǎng)青海電科院副院長康鈞介紹：“項(xiàng)目成功研發(fā)了基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收裝置，提出了新型環(huán)保的電池板資源化回收工藝，具有完全自主產(chǎn)權(quán)。這標(biāo)志著我國在廢棄太陽能電池規(guī)?；?、低能耗、低成本資源化處理和回收利用技術(shù)研究領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)促進(jìn)我國新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會(huì)、民生和經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目整體研究達(dá)國際先進(jìn)水平。”
太陽能電池板老化退役、
回收利用難
我國新增和累計(jì)光伏發(fā)電裝機(jī)容量均為全球第一，近年來，青海已成為世界上光伏電站大規(guī)模并網(wǎng)最集中的地區(qū)。光伏發(fā)電在快速發(fā)展的同時(shí)，面臨太陽能電池板老化退役、回收利用的難題，將產(chǎn)生大量的固體垃圾。
國網(wǎng)青海電力著眼于電力能源行業(yè)前瞻技術(shù)，布局太陽能電池板退役回收處理研究。2018年初，由國網(wǎng)青海電科院與西安交通大學(xué)聯(lián)合組建科技研發(fā)能力強(qiáng)、技術(shù)能力硬的攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，致力于新型、環(huán)保、高效、節(jié)能的太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)，在資源化回收技術(shù)、處理裝備和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等方面取得了顯著成效。
項(xiàng)目組前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我國廢舊太陽能電池板拆解工藝較為原始，落后的回收方式易產(chǎn)生廢液、廢氣，無法有效分離有價(jià)值的組分，在耗費(fèi)大量能源的同時(shí)，存在較高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)拆解地生態(tài)系統(tǒng)及居民健康造成嚴(yán)重威脅。據(jù)介紹，光伏組件的絕大部分可用作循環(huán)再造材料，具有可觀的回收價(jià)值，亟需環(huán)保、高效的光伏組件處理技術(shù)和裝備。
取得太陽能電池板
回收技術(shù)研究新突破
據(jù)了解，液電效應(yīng)的原理是高壓電脈沖把較小功率的能量以較長時(shí)間慢慢輸入到中間儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存起來，然后將能量進(jìn)行壓縮與轉(zhuǎn)換，通過脈沖形成系統(tǒng)在極短時(shí)間內(nèi)以極高的功率密度向負(fù)載釋放能量形成沖擊波。
實(shí)踐證明，基于液電效應(yīng)的太陽能電池板拆解方式是一種新型、有廣闊前景的環(huán)境友好型太陽能電池板資源化回收方式。該項(xiàng)目針對(duì)退役太陽能電池板資源化處理回收難題，從破碎機(jī)理出發(fā)，突破傳統(tǒng)電池板拆解工藝束縛，研發(fā)出基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收裝置，形成新型環(huán)保的電池板資源化回收工藝。
西安交通大學(xué)老師宋佰鵬介紹，太陽能電池板由玻璃、硅片、EVA膜、金屬匯流條和背板等組成，不同組分的力學(xué)和電學(xué)性能差異大，這給資源化回收帶來了很大的技術(shù)難度?！绊?xiàng)目執(zhí)行期間，我們嘗試了多種脈沖電源激勵(lì)下水中放電，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)探究和技術(shù)驗(yàn)證工作，走訪青海、新疆、江蘇光伏生產(chǎn)廠家和中國工程物理研究院、中國地質(zhì)大學(xué)、中科院電工所等科研單位，經(jīng)過了近兩年的技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)研究，開展了上萬次的脈沖放電實(shí)驗(yàn)，終于獲得了優(yōu)化的電源參數(shù)?！?
該項(xiàng)技術(shù)具有兩大優(yōu)勢(shì)，一是液電效應(yīng)回收太陽能電池板的關(guān)鍵解離過程發(fā)生在自來水中，回收過程中既不采用化學(xué)試劑，也不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢液，同時(shí)還避免了粉塵污染，達(dá)到回收處理過程無害化，環(huán)保效益明顯；二是實(shí)現(xiàn)不同組分的有效分離和富集，可實(shí)現(xiàn)玻璃、金屬、硅粉等不同組分的選擇性解離和回收，相比傳統(tǒng)的機(jī)械拆分，具有更少的材料浪費(fèi)和更好的破碎效果。
綜合比較，項(xiàng)目具有環(huán)境污染小、能耗低、經(jīng)濟(jì)收益高等優(yōu)點(diǎn)，回收工藝具有廣闊的應(yīng)用空間，可為我國廢棄太陽能電池板環(huán)?；厥仗峁┬碌慕鉀Q思路，有利于促進(jìn)我國太陽能電池板資源化回收利用。
需建設(shè)示范性工業(yè)化生產(chǎn)線
推進(jìn)新型回收技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用
青海太陽能資源豐富，柴達(dá)木盆地年日照時(shí)數(shù)在3100-3600小時(shí)之間，年總輻射量可達(dá)7000-8000兆焦耳/平方米。預(yù)計(jì)到2020年，青海省新能源裝機(jī)總規(guī)模將突破2000萬千瓦。太陽能電池板的使用壽命為20-30年，據(jù)國際可再生能源署的預(yù)測(cè)，到2050年我國廢棄電池板將達(dá)2000萬噸。解決太陽能電池板退役后的資源化回收利用問題，是完善光伏一條龍產(chǎn)業(yè)鏈的重要步驟，基于液電效應(yīng)的太陽能電池板回收利用技術(shù)將在我國太陽能電池板大規(guī)模退役后的資源化回收利用方面發(fā)揮重要作用，具有非常廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
據(jù)了解，2019年，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”專項(xiàng)已將光伏組件回收處理成套技術(shù)和裝備列入指南，旨在研究低成本綠色拆解技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主要高價(jià)值組成材料的可再利用。康鈞表示，為進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)回收工藝，驗(yàn)證大規(guī)模工業(yè)推廣應(yīng)用的可行性，應(yīng)建設(shè)具有一定規(guī)模的示范性工業(yè)化生產(chǎn)線，制定基于液電效應(yīng)的太陽能電池板回收的標(biāo)準(zhǔn)化流程，提高高價(jià)值材料的回收效率和產(chǎn)率，解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)可能出現(xiàn)的諸多技術(shù)和管理難題，為大面積市場(chǎng)推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
