中国报告大厅网讯,随着全球能源转型的加速,光伏组件作为一种高效、绿色的能源发电技术,在2025年展现出强劲的发展势头。据国际能源署(IEA)预测,到2026年,全球光伏装机容量将达到1.826太瓦,预计到2050年将增加到14.50太瓦。然而,随着大量早期安装的光伏组件即将达到其25至30年的使用寿命,退役光伏组件所带来的固废问题也日益凸显。预计到2030年,退役光伏组件所产生的固废量将达到170至800万吨,到2050年将增至6000至7800万吨。面对如此庞大的退役潮,如何高效回收光伏组件中的有用资源,尤其是晶体硅,已成为行业亟待解决的问题。本文将探讨光伏组件晶体硅回收的现状与未来发展方向,为行业提供参考。
《2025-2030年全球及中国光伏组件行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出,在“碳中和、碳达峰”的背景下,光伏组件的广泛应用为全球能源转型提供了重要支撑。然而,随着大量光伏组件逐步退役,其回收利用问题也日益受到关注。光伏组件中含有大量的硅,从退役光伏组件中回收硅不仅能够有效减少资源浪费,还能降低硅的生产成本,减少硅冶炼和提纯对环境的影响。研究表明,从一吨退役光伏板中可回收33.50公斤硅及其他少量元素,而硅在光伏组件材料成本中占比高达三分之一甚至更多,因此,晶体硅的回收具有显著的经济价值和环境意义。
(一)物理方法
物理方法是回收光伏组件中晶体硅片的传统方法之一,主要包括机械破碎、光纤脉冲破碎和液氮改性破碎等。机械破碎法通过简单拆解光伏组件,将铝框、玻璃板、背板和晶体硅片分层,其优点是操作简单,但回收率较低,杂质较多。光纤脉冲破碎法利用光纤脉冲激光照射晶体硅片与EVA粘合界面,可完整回收晶体硅片,但回收的硅价值较低。液氮改性破碎法则通过液氮浸泡使光伏组件各部分冷缩,降低EVA层粘性,从而实现分离,回收率可达72%,但只能完成初级分离,晶体硅片会残留大量杂质。总体而言,物理方法较为环保,但存在回收率低、杂质多等缺点,难以满足市场对高纯度硅的需求。
(二)化学方法
化学方法主要通过使用化学试剂溶解光伏组件中的EVA层来回收晶体硅片,包括三氯乙烯法、1,2-二氯苯法和蚀刻溶解法。三氯乙烯法通过在80℃条件下使用三氯乙烯溶剂溶解EVA层,可有效回收硅片,但回收周期长,化学试剂回收和成本较高。1,2-二氯苯法溶解速度快,但会导致EVA过度溶胀,不利于后续回收。蚀刻溶解法通过使用硝酸、氢氧化钾和磷酸蚀刻膏分步处理,可回收高纯度的晶体硅片,但化学试剂使用量大,存在环境污染风险。化学方法的优点是回收的晶体硅片纯度高,但能耗低,分离时间长,且化学试剂的回收和处理问题限制了其广泛应用。
(三)热解方法
热解方法通过高温加热使光伏组件各层分离,包括射频加热、石英卤素灯、氮气高温和电热法。射频加热法利用超高频振动的微波从外到内加热光伏组件,易于操作,但仍有EVA残留。石英卤素灯法通过控制温度软化EVA层,有效去除EVA,但对温度和操作时间要求高。氮气高温法通过充入氮气提高分解效率,回收简单效率高,但冷却困难。电热法通过强电流加热组件,去除EVA效率达90%,但能耗高。热解方法的优点是回收效率高,但高耗能限制了其实际应用。
(四)复合方法
复合方法结合了物理、化学和热解方法的优点,包括切割-冲液法、微波-吸液法、热刀法、高温弱氧化法、高温溶液分离法和EGDA渗透法。切割-冲液法通过机械切割和化学溶液冲洗去除杂质,可回收无杂质的硅。微波-吸液法利用微波增强EVA层在化学试剂中的溶胀,分离效率高且环保。热刀法通过机械破碎和红外辐射加热软化EVA层,分离高效,晶体硅片和玻璃片均可回收。高温弱氧化法和高温溶液分离法通过高温和有机溶剂溶解EVA层,回收效率高,但存在高能耗和污染问题。EGDA渗透法利用绿色有机试剂EGDA处理光伏组件,回收效率高,但试剂沸点高,难以大规模使用。复合方法的优点是低耗能、回收效率高、杂质少,符合环保和经济的可持续发展要求。
根据市场调查,以回收1kWP光伏组件晶体硅为基准,不同回收方法的成本和经济效益如下:物理方法回收成本为34元/kWP,化学方法为44元/kWP,热解方法为57元/kWP,复合方法为70元/kWP。从经济效益来看,物理方法回收硅的经济效益为343元/kWP,化学方法为321元/kWP,热解方法为333元/kWP,复合方法为400元/kWP。尽管传统方法的回收成本较低,但由于回收率低和环境污染问题,其经济效益低于复合方法。复合方法虽然成本较高,但回收效率高、杂质少,具有更高的经济效益和环境可持续性。
光伏组件行业现状分析指出,随着光伏产业的快速发展,退役光伏组件的回收利用已成为行业发展的关键环节。当前,物理、化学、热解和复合等回收方法各有优缺点,但复合方法因其低耗能、高回收率和环保特性,展现出更大的发展潜力。未来,光伏组件晶体硅回收技术的发展将更加注重绿色、高效和经济的结合。一方面,需要进一步优化复合方法,降低成本,提高回收效率;另一方面,应加强技术研发,探索新的回收工艺,如利用更环保的化学试剂和更高效的热解技术。此外,建立完整的回收产业链也至关重要,通过政策支持和市场机制,推动退役光伏组件的规范化回收和资源化利用,为实现“碳中和、碳达峰”目标提供有力支撑。
光伏组件作为清洁能源的重要组成部分,在全球能源转型中发挥着重要作用。然而,随着大量光伏组件逐步退役,其回收利用问题亟待解决。本文通过对现有回收方法的分析,指出复合方法因其综合优势成为未来的发展方向。同时,强调了建立完整回收产业链的重要性,以及进一步优化回收技术的必要性。未来,光伏组件晶体硅回收技术的发展将更加注重绿色、高效和经济的结合,为实现可持续发展提供支持。
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