利用可再生能源(太陽能、風能等)替代化石能源是實現“雙碳”目标的主要手段之一。在此背景下,國内外光伏裝機量快速增長,2023年中國光伏累計裝機容量已超過610GW(其中2023年新增量超過220GW),正式超過水電裝機量(約420GW),成為全國裝機量第二大電源形式。預計2030年全國裝機量将達到1000GW以上,然而生産光伏組件的原材料将無法滿足快速增加的裝機量。此外,由于太陽能電池闆有限的服役壽命(25-30年),随着未來退役太陽能電池闆會逐年增加,如何綠色回收光伏組件成為實現光伏産業可持續發展的關鍵。
當前回收光伏組件的研究處于起步階段,傳統回收工藝(如有機溶解、強酸溶出、萃取分離等)會産生大量二次污染。因此,退役光伏組件的高效回收工作尤其是有價金屬銀和矽的清潔、經濟提取仍舊缺乏系統、環保的工藝路徑,發展清潔高效回收退役光伏組件中的有價元素迫在眉睫。

圖1 退役光伏組件回收流程示意圖
近年來,汪的華/尹華意研究團隊聚焦太陽能闆有價元素清潔、高效提取工作,發展了熔鹽刻蝕法直接從報廢的矽太陽能電池闆中回收矽和銀。該刻蝕工藝利用熔融鹽的高腐蝕性,将矽片表面的SiNx、SiO2、Al2O3和Al通過自外向内的方向自發反應,從而直接将銀從矽片中分離出來。此外,團隊也發展了氧化、堿浸和電沉積方法回收晶矽太陽能電池闆中的Cu、Pb、Sn和Al,整個工藝中不使用強腐蝕性和化學毒性的酸和有機試劑,實現了退役光伏組件中銀、矽、銅、鉛、錫和鋁資源清潔回收,為光伏産業的閉環發展提供了新路徑。該工作以“Recycling of silicon solar panels through a salt-etching approach(鹽蝕法回收退役晶矽光伏闆)”為題發表在Nature Sustainability(自然可持續發展),88858cc永利官网博士後高帥波為論文第一作者,88858cc永利官网汪的華和尹華意教授為論文通訊作者,88858cc永利官网為第一通訊單位。
論文鍊接:https://doi.org/10.1038/s41893-024-01360-4