【光伏组件回收】WM:低温热处理废晶硅光伏组件层分离的新方法—Zhipeng Wu

文摘 2025-01-03 18:30 北京

【论文链接】

https://doi.org/10.1016/j.wasman.2023.10.036

【作者单位】

青海大学

【论文摘要】

随着光伏（PV）系统生产和安装量的显著增长，废旧光伏组件的回收已成为一个亟待关注的关键问题。热处理是一种有前景的方法，能够快速分解所有聚合物并分离不同层。然而，背板燃烧会导致有害氟化物的释放。本文提出了一种结合低温和热处理的新方法，用于分离光伏组件中的不同层。该方法利用太阳能电池背面的金属化来实现光伏组件的分离，为分离技术提供了新的视角。研究重点在于探索一种低温分离工艺，并使用扫描电子显微镜（SEM）和能量散射光谱（EDS）对分离界面进行表征，从而揭示分离位置和物理分离机制。随后，本文研究了不同冷冻温度、冷冻时间以及不同层压部件的影响，并对工艺参数进行了优化。与直接热处理相比，所提出的方法避免了有害氟化物的产生，并有效减轻了热处理造成的质量损失。本研究为废旧光伏组件的绿色可持续资源回收提供了宝贵见解。

【实验方法】

低温分离实验：冷冻机被设定为特定温度，样品被放入其中进行冷冻。冷冻后，样品从背封胶的位置被手动剥离。为了找到最佳的冷冻温度，我们在-20℃至-140℃的温度范围内进行了多次实验。同时，我们还通过改变冷冻时间（从1分钟到10分钟）进行了多次实验，以寻找最佳的冷冻时间。

热处理实验：本研究中的热处理包括涉及前EVA的热分解实验和涉及后EVA的加热分离实验。热分解的目的是计算有价值成分中前EVA的质量分数，并实现玻璃和太阳能电池的分离。加热分离实验旨在软化后EVA，从而促进EVA和背板之间的分离。

热分解实验：将约78mm×52mm的组件样品置于石英坩埚中，并使用马弗炉进行热处理。已开发出多种热处理方案。本研究采用了一种优化的热处理工艺，即在650℃下处理0.5小时以降低能耗。

加热分离实验：EVA的软化温度范围在90℃至120℃之间，已有报告通过加热使EVA软化从而实现剥离。本研究实验与这些研究的区别在于，后EVA已完全暴露而非被夹在玻璃或其他材料之间，这使得剥离更加容易。使用石墨加热板将有机成分在100℃下加热30秒，随后将后EVA层从背板上剥离。

【图文摘取】

【主要结论】

本研究提出了一种基于太阳能电池背面金属化的新型分离方法。该方法通过结合低温和热处理来分离晶体硅（c-Si）光伏组件的不同层。同时，实验表明，即使在低温下，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）仍表现出良好的粘附性，特别是在电池间隙中。EVA的玻璃化转变可能不是组件分离的准确解释。在低温过程中，组件的后EVA和背板（不包括电池间隙）可以在-40℃的冷冻条件下有效去除，所需时间为3分钟。后EVA和背板可以完全回收，实现光伏组件总质量约95%的回收率。综上所述，所提出的方法可以在热处理前有效去除含氟背板，从而实现更高质量的回收和更低的环境影响。这为废旧晶体硅光伏组件的绿色高效资源回收提供了良好的指导。

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