光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，面臨太陽能電池板老化、回收利用難并產(chǎn)生大量固體垃圾等問題。青海電科院與西安交通大學(xué)聯(lián)合組建攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，著手研究環(huán)保、高效、節(jié)能的新型太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)——破解太陽能電池板資源化回收難題。

難題，從破碎機(jī)理出發(fā)，突破傳統(tǒng)電池板拆解工藝束縛，研發(fā)出基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收裝置，形成新型環(huán)保的電池板資源化回收工藝。

據(jù)宋佰鵬介紹，太陽能電池板由玻璃、硅片、EVA膜、金屬匯流條和背板等組成，不同組分的力學(xué)和電學(xué)性能差異大。這給資源化回收帶來了很大的技術(shù)難度。

“項(xiàng)目執(zhí)行期間，我們嘗試了多種脈沖電源激勵(lì)下水中放電，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)探究和技術(shù)驗(yàn)證工作，走訪了青海、新疆、江蘇等地光伏生產(chǎn)廠家和中國(guó)工程物理研究院、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、中科院電工所等。經(jīng)過近兩年的技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)研究，上萬次的脈沖放電實(shí)驗(yàn)，我們終于獲得了優(yōu)化的電源參數(shù)。”宋佰鵬說。

新技術(shù)具有兩大優(yōu)勢(shì)，一是液電效應(yīng)回收太陽能電池板的關(guān)鍵解離過程發(fā)生在自來水中，回收過程中既不采用化學(xué)試劑，也不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢液，同時(shí)還避免了粉塵污染，達(dá)到回收處理過程無害化。二是實(shí)現(xiàn)不同組分的有效分離和富集，可實(shí)現(xiàn)玻璃、金屬、硅粉等不同組分的選擇性解離和回收，相比傳統(tǒng)的機(jī)械拆分，材料浪費(fèi)更少，破碎效果更好。

綜合比較，此項(xiàng)新技術(shù)具有環(huán)境污染小、能耗低、經(jīng)濟(jì)收益高等優(yōu)點(diǎn)，可為我國(guó)廢棄太陽能電池板環(huán)?；厥仗峁┬碌慕鉀Q思路。

解決太陽能電池板退役后的資源化回收利用問題，是完善光伏產(chǎn)業(yè)鏈的重要步驟?；谝弘娦?yīng)的太陽能電池板回收利用技術(shù)，將在我國(guó)太陽能電池板大規(guī)模退役后的資源化回收利用方面發(fā)揮重要作用。

2019年，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”專項(xiàng)已將光伏組件回收處理成套技術(shù)和裝備列入指南，旨在研究低成本綠色拆解技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主要高價(jià)值組成材料的再利用。

我國(guó)具備光伏產(chǎn)業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝，但太陽能電池板資源化回收行業(yè)，在產(chǎn)業(yè)布局、回收技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等方面，均落后于歐美國(guó)家。

據(jù)康鈞介紹，進(jìn)一步優(yōu)化升級(jí)回收工藝，驗(yàn)證該工藝大規(guī)模工業(yè)推廣應(yīng)用的可行性，迫切需要建立“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新中心，建設(shè)具有一定規(guī)模的示范性工業(yè)化生產(chǎn)線，制訂基于液電效應(yīng)的太陽能電池板回收標(biāo)準(zhǔn)化流程，提高高價(jià)值材料的回收效率和產(chǎn)率，解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的技術(shù)和管理難題，為大規(guī)模市場(chǎng)推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2月25日上午，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院高壓試驗(yàn)大廳內(nèi)，疫情防控人員正為高壓教研室助理研究員宋佰鵬和課題組成員測(cè)量體溫。做好各項(xiàng)檢查、登記后，大家開始當(dāng)天的太陽能電池板破碎實(shí)驗(yàn)研究工作。

新型破碎技術(shù)，源自青海電力科學(xué)研究院和西安交通大學(xué)共同承擔(dān)的“基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)研究”科技項(xiàng)目。

“項(xiàng)目成功研發(fā)了基于液電效應(yīng)的太陽能電池板資源化回收裝置，提出了新型、環(huán)保的電池板資源化回收工藝，具有完全自主產(chǎn)權(quán)。這標(biāo)志著我國(guó)在廢棄太陽能電池規(guī)模化、低能耗、低成本的資源化處理和回收利用技術(shù)研究領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)促進(jìn)我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要價(jià)值。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、青海電科院副院長(zhǎng)康鈞介紹。

我國(guó)光伏發(fā)電新增和累計(jì)裝機(jī)容量均為全球第一。近年來，青海省已成為光伏電站大規(guī)模并網(wǎng)集中地區(qū)。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)，面臨太陽能電池板老化、回收利用難并產(chǎn)生大量固體垃圾等問題。

2018年年初，青海電科院與西安交通大學(xué)聯(lián)合組建攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，著手研究環(huán)保、高效、節(jié)能的新型太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)。兩年來，團(tuán)隊(duì)在技術(shù)研發(fā)、裝備處理和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等方面取得了顯著成效。

團(tuán)隊(duì)前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)退役太陽能電池板拆解工藝較為原始，易產(chǎn)生廢液、廢氣，無法有效分離有價(jià)值的組分，耗費(fèi)能源的同時(shí)，存在較高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。而另一方面，退役的太陽能電池板也是資源寶庫(kù)，光伏組件的絕大部分可循環(huán)利用，具有可觀的回收價(jià)值，亟須環(huán)保、高效的光伏組件處理技術(shù)和裝備。

液電效應(yīng)的原理是，高壓電脈沖把較小功率的能量以較長(zhǎng)時(shí)間慢慢輸入到中間儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存起來，然后壓縮與轉(zhuǎn)換能量，通過脈沖形成系統(tǒng)在極短的時(shí)間內(nèi)以極高的功率密度向負(fù)載釋放能量形成沖擊波。

基于液電效應(yīng)的太陽能電池板拆解方式是一種新型、有廣闊應(yīng)用前景的環(huán)境友好型太陽能電池板資源化回收方式。

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