近日，在西安交通大學電氣學院高壓試驗大廳里，宋佰鵬老師和學生們在為受邀前來的國內光伏行業(yè)專家進行太陽能電池板回收演示實驗，太陽能電池板破碎實驗平臺采用程序化控制，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，實現(xiàn)太陽能電池板各組分的解離和回收。
“新型破碎技術為我國太陽能電池板資源化回收提供了全新思路。”專家們高度評價。新型破碎技術研發(fā)成功，源自國網(wǎng)青海電科院和西安交通大學共同承擔的科技項目《基于液電效應的太陽能電池板資源化回收利用技術研究》。項目負責人、國網(wǎng)青海電科院副院長康鈞介紹：“項目成功研發(fā)了基于液電效應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。這標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研究領域取得重大突破，對促進我國新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會、民生和經(jīng)濟效益，項目整體研究達國際先進水平?！?
太陽能電池板老化退役、
回收利用難
我國新增和累計光伏發(fā)電裝機容量均為全球第一，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，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，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聯(lián)合組建科技研發(fā)能力強、技術能力硬的攻堅團隊，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，在資源化回收技術、處理裝備和標準建設等方面取得了顯著成效。
項目組前期調研發(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，無法有效分離有價值的組分，在耗費大量能源的同時，存在較高的環(huán)境風險，對拆解地生態(tài)系統(tǒng)及居民健康造成嚴重威脅。據(jù)介紹，光伏組件的絕大部分可用作循環(huán)再造材料，具有可觀的回收價值，亟需環(huán)保、高效的光伏組件處理技術和裝備。
取得太陽能電池板
回收技術研究新突破
據(jù)了解，液電效應的原理是高壓電脈沖把較小功率的能量以較長時間慢慢輸入到中間儲能裝置中儲存起來，然后將能量進行壓縮與轉換，通過脈沖形成系統(tǒng)在極短時間內以極高的功率密度向負載釋放能量形成沖擊波。
實踐證明，基于液電效應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。該項目針對退役太陽能電池板資源化處理回收難題，從破碎機理出發(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，不同組分的力學和電學性能差異大，這給資源化回收帶來了很大的技術難度?！绊椖繄?zhí)行期間，我們嘗試了多種脈沖電源激勵下水中放電，進行了大量實驗探究和技術驗證工作，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、中國地質大學、中科院電工所等科研單位，經(jīng)過了近兩年的技術攻關和系統(tǒng)研究，開展了上萬次的脈沖放電實驗，終于獲得了優(yōu)化的電源參數(shù)?！?
該項技術具有兩大優(yōu)勢，一是液電效應回收太陽能電池板的關鍵解離過程發(fā)生在自來水中，回收過程中既不采用化學試劑，也不會產(chǎn)生廢水、廢液，同時還避免了粉塵污染，達到回收處理過程無害化，環(huán)保效益明顯；二是實現(xiàn)不同組分的有效分離和富集，可實現(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)的機械拆分，具有更少的材料浪費和更好的破碎效果。
綜合比較，項目具有環(huán)境污染小、能耗低、經(jīng)濟收益高等優(yōu)點，回收工藝具有廣闊的應用空間，可為我國廢棄太陽能電池板環(huán)?；厥仗峁┬碌慕鉀Q思路，有利于促進我國太陽能電池板資源化回收利用。
需建設示范性工業(yè)化生產(chǎn)線
推進新型回收技術規(guī)?；瘧?/strong>
青海太陽能資源豐富，柴達木盆地年日照時數(shù)在3100-3600小時之間，年總輻射量可達7000-8000兆焦耳/平方米。預計到2020年，青海省新能源裝機總規(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測，到2050年我國廢棄電池板將達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，基于液電效應的太陽能電池板回收利用技術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應用前景。
據(jù)了解，2019年，國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”專項已將光伏組件回收處理成套技術和裝備列入指南，旨在研究低成本綠色拆解技術，實現(xiàn)主要高價值組成材料的可再利用?？碘x表示，為進一步優(yōu)化升級回收工藝，驗證大規(guī)模工業(yè)推廣應用的可行性，應建設具有一定規(guī)模的示范性工業(yè)化生產(chǎn)線，制定基于液電效應的太陽能電池板回收的標準化流程，提高高價值材料的回收效率和產(chǎn)率，解決實際工業(yè)生產(chǎn)可能出現(xiàn)的諸多技術和管理難題，為大面積市場推廣應用奠定基礎。
