涉硅料回收合作模式灵活
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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。
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,产量占比超过70%,光伏新增装机54.88GW,连续9年。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。
国际可再生能源署(IRENA)的一项研究证实:到2050年,世界范围内报废的光伏电池板数量将达到数千万吨(特别是在中国、美国、日本、印度和德国)——回收后价值将超过150亿美元。
仅在中国,2020年废弃的光伏组件就将达到2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。
在可再生能源逐渐替代石油能源的今天,进行太阳能电池板的长期回收基础设施建设对加快建设循环经济、真正实现可再生能源和经济的可持续发展,具有重要的意义。
硅具有优良的半导体电学性质。禁带宽度适中,为1.12电子伏。载流子迁移率较高,电子迁移率为1350厘米2/伏·秒,空穴迁移率为480厘米2/伏·秒。本征电阻率在室温(300K)下高达2.3×105欧·厘米,掺杂后电阻率可控制在104~10-4 欧·厘米的宽广范围内,能满足制造各种器件的需要。硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在几十微秒至1毫秒之间。
生产电子器件用的硅单晶除对位错密度有一定限制外,不允许有小角度晶界、位错排、星形结构等缺陷存在。位错密度低于 200/厘米2者称为无位错单晶,无位错硅单晶占产量的大多数。在无位错硅单晶中还存在杂质原子、空位团、自间隙原子团、氧碳或其他杂质的沉淀物等微缺陷。微缺陷集合成圈状或螺旋状者称为旋涡缺陷。热加工过程中,硅单晶微缺陷间的相互作用及变化直接影响集成电路的成败。