【光伏组件回收】SE:从报废晶体硅太阳能光伏板中回收银的现状和挑战—Neha Balaji Jadhav

文摘 2024-12-21 18:30 北京

【论文链接】

https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.113027

【作者单位】

麻省理工学院世界和平大学

【论文摘要】

过去几十年间，太阳能产业取得了显著发展，从而导致大量太阳能光伏（PV）组件的部署。随着这些组件接近其使用寿命终点（EoL），累积的废弃物预计会呈指数级增长。因此，PV回收已成为一个具有吸引力的前景，并且已经开展了多项研究，从废弃的光伏组件中回收有价值的材料。尽管做出了这些努力，但由于其浓度低，作为光伏组件中一种关键且有价值的元素，银（Ag）的回收往往被忽视。然而，银是一种快速枯竭的资源，其天然矿藏有限。本综述的目的是介绍从使用寿命终点的光伏组件中提取银的各种方法。我们比较了从使用寿命终点的光伏组件中回收银的不同方法，从它们对环境和经济的影响方面进行了评估。我们的评估表明，单独考虑银回收程序是不切实际的，因为这会影响整个组件回收过程。通过采用适当的银回收工艺来优化整个组件回收操作，将提供必要的经济激励并促进循环经济。

【实验方法】

分析方法：

包括太阳能光伏研究界、废弃物回收商和政策制定者在内的各利益相关方都认识到，回收高价值金属可以为成功的光伏组件回收系统提供必要的财务激励。然而，由于对当前可用方法、其优点和局限性缺乏清晰的理解，很难确定从使用寿命终点（EoL）组件中回收贵金属的最合适方法。一些综述文章全面探讨了光伏组件的回收问题，详细分析了用于回收和再利用每个组件的各种技术。这些综述涵盖了玻璃、铝框、太阳能电池和金属等材料的整体回收情况，并讨论了它们的后续再利用和加工方法。以往的研究论文已经探讨了光伏组件整体回收的环境影响和技术经济可行性。然而，还没有文章专门讨论从光伏组件中回收银的问题。鉴于这一空白，我们的目标是关注用于银提取的各种工艺。我们旨在就银回收所用的方法进行详细讨论，并强调它们在光伏组件回收背景下的重要性。我们的目标是全面概述从废弃光伏组件中提取银所开发的方法，以加强这一领域的努力。在本文中，我们确定了当前文献中提出的从使用寿命终点组件中回收银的各种工艺，并从所用资源和可能产生的影响方面对它们进行了比较。本文的发现将有助于根据最终目标选择最适合、最可持续的使用寿命终点组件回收途径。

【图文摘取】

【主要结论】

为了应对大量的太阳能光伏废弃物，研究人员已经开展了旨在从使用寿命终点（EoL）光伏板中回收各种材料的研究。本文深入分析了近期文献中提到的从废弃太阳能板中提取银的回收方法。先前的研究已经明确指出了回收使用寿命终点太阳能板的必要性，但在最合适的方法上尚未达成共识。从使用寿命终点的板中回收有价值金属（如银Ag、铝Al和硅Si）的方法，既有采用传统的湿法冶金处理（包括酸浸出和沉淀）的，也有采用创新且能耗高的高效方法。大多数银回收工艺都是在实验室规模下，针对电池或小型组件开发的，而基于实际使用的大型（>200Wp）组件的工艺则非常少。为了实现完全的银回收，电池上的金属化与酸/提取介质之间的表面接触非常重要，这可以通过高能热处理（如热解以去除聚合物层）或简单的机械破碎（随后进行细粒分离）来实现。在本综述中，我们总结了从光伏组件和电池中提取银的传统化学浸出方法以及创新的非传统方法。在所有可用的方法中，尽管化学浸出方法可能会产生大量含有腐蚀性酸的废物，但它提供了一个直接的解决方案。虽然可以减少或回收用于提取银的酸，但先前的研究对此方面的关注并不多。

光伏回收研究主要将银回收作为副产品或完全忽视了其重要性。鉴于银矿藏储量减少导致的未来银供应日益受到关注，优先从太阳能板中回收银势在必行。如本综述所示，许多关于光伏组件回收的研究都建议通过热处理或化学处理分离各层来回收玻璃和金属等材料。这需要高能耗和高成本，对回收行业而言缺乏吸引力。另一些研究则提出了通过破碎和酸浸出回收金属的方法，但这仍可能导致组件剩余部分被填埋。为防止大量废弃组件被填埋，需要一种全面且可持续的方法。本综述对现有方法的评估表明，在考虑银回收对整体组件回收影响的情况下，不能独立提供银回收工艺。为了最小化被填埋的板废物数量，应将其大部分用于生产增值产品，并采用成熟的水冶法路线回收贵金属。传统酸浸出的一大挑战是需要大量酸。可以通过仅处理含有最高浓度银的破碎组件特定部分，并回收酸进行多次使用来克服这一挑战。这将提供必要的经济激励并促进循环经济。

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