中國能源網丨近日，在西安交通大學電氣學院高壓試驗大廳里，宋佰鵬老師和學生們在為受邀前來的國內光伏行業專家進行太陽能電池板回收演示實驗，太陽能電池板破碎實驗平台採用程序化控制，隨著一次次脈衝放電，太陽能電池板玻璃、矽片、背板等組分逐漸分離，實現太陽能電池板各組分的解離和回收。
「新型破碎技術為我國太陽能電池板資源化回收提供了全新思路。」專家們高度評價。新型破碎技術研發成功，源自國網青海電科院和西安交通大學共同承擔的科技項目《基於液電效應的太陽能電池板資源化回收利用技術研究》。項目負責人、國網青海電科院副院長康鈞介紹：「項目成功研發了基於液電效應的太陽能電池板資源化回收裝置，提出了新型環保的電池板資源化回收工藝，具有完全自主產權。這標誌著我國在廢棄太陽能電池規模化、低能耗、低成本資源化處理和回收利用技術研究領域取得重大突破，對促進我國新能源發電產業健康可持續發展具有重要的社會、民生和經濟效益，項目整體研究達國際先進水平。」
太陽能電池板老化退役、
回收利用難
我國新增和累計光伏發電裝機容量均為全球第一，近年來，青海已成為世界上光伏電站大規模併網最集中的地區。光伏發電在快速發展的同時，面臨太陽能電池板老化退役、回收利用的難題，將產生大量的固體垃圾。
國網青海電力著眼於電力能源行業前瞻技術，布局太陽能電池板退役回收處理研究。2018年初，由國網青海電科院與西安交通大學聯合組建科技研發能力強、技術能力硬的攻堅團隊，致力於新型、環保、高效、節能的太陽能電池板資源化回收利用技術，在資源化回收技術、處理裝備和標準建設等方面取得了顯著成效。
項目組前期調研發現，目前我國廢舊太陽能電池板拆解工藝較為原始，落後的回收方式易產生廢液、廢氣，無法有效分離有價值的組分，在耗費大量能源的同時，存在較高的環境風險，對拆解地生態系統及居民健康造成嚴重威脅。據介紹，光伏組件的絕大部分可用作循環再造材料，具有可觀的回收價值，亟需環保、高效的光伏組件處理技術和裝備。
取得太陽能電池板
回收技術研究新突破
據了解，液電效應的原理是高壓電脈衝把較小功率的能量以較長時間慢慢輸入到中間儲能裝置中儲存起來，然後將能量進行壓縮與轉換，通過脈衝形成系統在極短時間內以極高的功率密度向負載釋放能量形成衝擊波。
實踐證明，基於液電效應的太陽能電池板拆解方式是一種新型、有廣闊前景的環境友好型太陽能電池板資源化回收方式。該項目針對退役太陽能電池板資源化處理回收難題，從破碎機理出發，突破傳統電池板拆解工藝束縛，研發出基於液電效應的太陽能電池板資源化回收裝置，形成新型環保的電池板資源化回收工藝。
西安交通大學老師宋佰鵬介紹，太陽能電池板由玻璃、矽片、EVA膜、金屬匯流條和背板等組成，不同組分的力學和電學性能差異大，這給資源化回收帶來了很大的技術難度。「項目執行期間，我們嘗試了多種脈衝電源激勵下水中放電，進行了大量實驗探究和技術驗證工作，走訪青海、新疆、江蘇光伏生產廠家和中國工程物理研究院、中國地質大學、中科院電工所等科研單位，經過了近兩年的技術攻關和系統研究，開展了上萬次的脈衝放電實驗，終於獲得了優化的電源參數。」
該項技術具有兩大優勢，一是液電效應回收太陽能電池板的關鍵解離過程發生在自來水中，回收過程中既不採用化學試劑，也不會產生廢水、廢液，同時還避免了粉塵污染，達到回收處理過程無害化，環保效益明顯；二是實現不同組分的有效分離和富集，可實現玻璃、金屬、矽粉等不同組分的選擇性解離和回收，相比傳統的機械拆分，具有更少的材料浪費和更好的破碎效果。
綜合比較，項目具有環境污染小、能耗低、經濟收益高等優點，回收工藝具有廣闊的應用空間，可為我國廢棄太陽能電池板環保回收提供新的解決思路，有利於促進我國太陽能電池板資源化回收利用。
需建設示範性工業化生產線
推進新型回收技術規模化應用
青海太陽能資源豐富，柴達木盆地年日照時數在3100-3600小時之間，年總輻射量可達7000-8000兆焦耳/平方米。預計到2020年，青海省新能源裝機總規模將突破2000萬千瓦。太陽能電池板的使用壽命為20-30年，據國際可再生能源署的預測，到2050年我國廢棄電池板將達2000萬噸。解決太陽能電池板退役後的資源化回收利用問題，是完善光伏一條龍產業鏈的重要步驟，基於液電效應的太陽能電池板回收利用技術將在我國太陽能電池板大規模退役後的資源化回收利用方面發揮重要作用，具有非常廣闊的市場應用前景。
據了解，2019年，國家重點研發計劃「可再生能源與氫能技術」專項已將光伏組件回收處理成套技術和裝備列入指南，旨在研究低成本綠色拆解技術，實現主要高價值組成材料的可再利用。康鈞表示，為進一步優化升級回收工藝，驗證大規模工業推廣應用的可行性，應建設具有一定規模的示範性工業化生產線，制定基於液電效應的太陽能電池板回收的標準化流程，提高高價值材料的回收效率和產率，解決實際工業生產可能出現的諸多技術和管理難題，為大面積市場推廣應用奠定基礎。