稷山硅料回收
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截至2021年底,国内基于化学法和物理法的分别代表不同技术路线的首条示范线在上饶和保定建成。其中化学法的晶硅光伏组件环保处理示范线,产能超过12 MW/年,突破了电池/玻璃低损拆解技术和装备,实现总质量回收率92%、银/硅/铜回收率95%/95%/98;物理法的晶硅光伏组件环保处理示范线,成功研制组件拆解、组分静电分离核心装备,实现总质量回收率99.7%、银/硅/铜回收率达到94.3%/97.7%/97.1%,产能超过10 MW/年。
全球光伏回收产业市场潜力,国际能源署预计到2050年全球将有近8000万吨,约43亿块报废光伏组件需要处理,由于玻璃、铝、硅等材料、以及银、铟等稀有元素可以回收回用,回收也将产生约150亿美元的市场价值;中国光伏行业协会预测到2030年中国也将面临回收150万吨报废组件,2050年将达到2000万吨,随着近年来的大规模既有项目的技改,中国光伏回收高峰将提前到来。
光伏组件材料包含玻璃、硅、银、铜、铝等有价值组分,大部分物质通过适当回收,实现循环再利用,可有效缓解生态环境压力、降低光伏全产业链能耗等指标,进一步优化光伏组件全生命周期的绿色节能特性。因此,随着全球光伏从补充能源走向替代能源,进而成为主力能源的趋势越来越明显,随之而来的,光伏组件的回收与无害化处理也是全球面对的急迫问题。
2021年中国光伏产业链主要环节多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到50.6万吨、226.6GW、197.9GW、181.8GW,产量全球占比超过70%,光伏新增装机54.88GW,连续9年全球。工信部下一步将加强公共服务保障,持续优化产业发展环境,支持行业协会等建设,加强产融合作,支持光伏产业发展。
回收厂能够回收晶体硅光伏板中95%的材料。而此前,老化或破损的太阳能电池板通常被送到玻璃回收设施中,仅对玻璃和铝框架进行回收。而剩下的材料会被送往水泥炉中作焚烧处理。此外,玻璃回收厂只能将太阳能电池板的特种玻璃杯回收后与其它普通玻璃混合,造成了浪费。
回收厂处理寿终正寝的“晶体硅”光伏板。典型的晶体硅太阳能电池板由65-75%的玻璃、10-15%的铝制框架、10%的塑料和3-5%的硅制成。为了提率和安全性,回收厂使用自动机器人来完成太阳能电池板的拆解与分拣工作。
在研究和生产中,硅材料与硅器件相互促进。在第二次世界大战中,开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。所用的硅纯度很低又非单晶体。1950年制出只硅晶体管,提高了人们制备硅单晶的兴趣。1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ),既可进行物理提纯又能拉制单晶。1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅,但不能满足制造晶体管的要求。
硅是元素半导体。电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质,以获得所要求的导电类型和电阻率。重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质,它们的存在会使PN结性能变坏。硅中碳含量较高,低于1ppm者可认为是低碳单晶。碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅单晶氧含量在5~40ppm范围内;区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。
硅单晶主要技术参数有导电类型、电阻率与均匀度、非平衡载流子寿命、晶向与晶向偏离度、晶体缺陷等。
导电类型 导电类型由掺入的施主或受主杂质决定。P型单晶多掺硼,N型单晶多掺磷,外延片衬底用N型单晶掺锑或砷