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破解太阳能电池板资源化回收难题

光伏电池组件  来源:国家电网报    2020/3/10 9:45:23  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:光伏发电产业在快速发展的同时,面临太阳能电池板老化、回收利用难并产生大量固体垃圾等问题。青海电科院与西安交通大学联合组建攻坚团队,着手研究环保、高效、节能的新型太阳能电池板资源化回收利用技术——破解太阳能电池板资源化回收难题。

难题,从破碎机理出发,突破传统电池板拆解工艺束缚,研发出基于液电效应的太阳能电池板资源化回收装置,形成新型环保的电池板资源化回收工艺。

据宋佰鹏介绍,太阳能电池板由玻璃、硅片、EVA膜、金属汇流条和背板等组成,不同组分的力学和电学性能差异大。这给资源化回收带来了很大的技术难度。

“项目执行期间,我们尝试了多种脉冲电源激励下水中放电,进行了大量实验探究和技术验证工作,走访了青海、新疆、江苏等地光伏生产厂家和中国工程物理研究院、中国地质大学、中科院电工所等。经过近两年的技术攻关和系统研究,上万次的脉冲放电实验,我们终于获得了优化的电源参数。”宋佰鹏说。

新技术具有两大优势,一是液电效应回收太阳能电池板的关键解离过程发生在自来水中,回收过程中既不采用化学试剂,也不会产生废水、废液,同时还避免了粉尘污染,达到回收处理过程无害化。二是实现不同组分的有效分离和富集,可实现玻璃、金属、硅粉等不同组分的选择性解离和回收,相比传统的机械拆分,材料浪费更少,破碎效果更好。

综合比较,此项新技术具有环境污染小、能耗低、经济收益高等优点,可为我国废弃太阳能电池板环保回收提供新的解决思路。

解决太阳能电池板退役后的资源化回收利用问题,是完善光伏产业链的重要步骤。基于液电效应的太阳能电池板回收利用技术,将在我国太阳能电池板大规模退役后的资源化回收利用方面发挥重要作用。

2019年,国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”专项已将光伏组件回收处理成套技术和装备列入指南,旨在研究低成本绿色拆解技术,实现主要高价值组成材料的再利用。

我国具备光伏产业的全产业链生产工艺,但太阳能电池板资源化回收行业,在产业布局、回收技术研究和标准建设等方面,均落后于欧美国家。

据康钧介绍,进一步优化升级回收工艺,验证该工艺大规模工业推广应用的可行性,迫切需要建立“产、学、研、用”相结合的协同创新中心,建设具有一定规模的示范性工业化生产线,制订基于液电效应的太阳能电池板回收标准化流程,提高高价值材料的回收效率和产率,解决实际工业生产中可能出现的技术和管理难题,为大规模市场推广应用奠定基础。

2月25日上午,西安交通大学电气学院高压试验大厅内,疫情防控人员正为高压教研室助理研究员宋佰鹏和课题组成员测量体温。做好各项检查、登记后,大家开始当天的太阳能电池板破碎实验研究工作。

新型破碎技术,源自青海电力科学研究院和西安交通大学共同承担的“基于液电效应的太阳能电池板资源化回收利用技术研究”科技项目。

“项目成功研发了基于液电效应的太阳能电池板资源化回收装置,提出了新型、环保的电池板资源化回收工艺,具有完全自主产权。这标志着我国在废弃太阳能电池规模化、低能耗、低成本的资源化处理和回收利用技术研究领域取得重大突破,对促进我国光伏发电产业健康可持续发展具有重要价值。”该项目负责人、青海电科院副院长康钧介绍。

我国光伏发电新增和累计装机容量均为全球第一。近年来,青海省已成为光伏电站大规模并网集中地区。光伏发电产业在快速发展的同时,面临太阳能电池板老化、回收利用难并产生大量固体垃圾等问题。

2018年年初,青海电科院与西安交通大学联合组建攻坚团队,着手研究环保、高效、节能的新型太阳能电池板资源化回收利用技术。两年来,团队在技术研发、装备处理和标准建设等方面取得了显著成效。

团队前期调研发现,我国退役太阳能电池板拆解工艺较为原始,易产生废液、废气,无法有效分离有价值的组分,耗费能源的同时,存在较高的环境风险。而另一方面,退役的太阳能电池板也是资源宝库,光伏组件的绝大部分可循环利用,具有可观的回收价值,亟须环保、高效的光伏组件处理技术和装备。

液电效应的原理是,高压电脉冲把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到中间储能装置中储存起来,然后压缩与转换能量,通过脉冲形成系统在极短的时间内以极高的功率密度向负载释放能量形成冲击波。

基于液电效应的太阳能电池板拆解方式是一种新型、有广阔应用前景的环境友好型太阳能电池板资源化回收方式。



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