光伏組件回收成為新熱點
太陽能光伏發(fā)電,是世界能源綠色轉(zhuǎn)型的生力軍,其供應(yīng)鏈包括了從硅材料提純、鑄錠拉棒、切片、電池和輔材、組件、平衡部件以及系統(tǒng)集成、應(yīng)用和退役回收。
截至2021年底,國內(nèi)基于化學法和物理法的分別代表不同技術(shù)路線的首條示范線在上饒和保定建成。其中化學法的晶硅光伏組件環(huán)保處理示范線,產(chǎn)能超過12 MW/年,突破了電池/玻璃低損拆解技術(shù)和裝備,實現(xiàn)總質(zhì)量回收率92%、銀/硅/銅回收率95%/95%/98;物理法的晶硅光伏組件環(huán)保處理示范線,成功研制組件拆解、組分靜電分離核心裝備,實現(xiàn)總質(zhì)量回收率99.7%、銀/硅/銅回收率達到94.3%/97.7%/97.1%,產(chǎn)能超過10 MW/年。
全球光伏回收產(chǎn)業(yè)市場潛力,國際能源署預計到2050年全球?qū)⒂薪?000萬噸,約43億塊報廢光伏組件需要處理,由于玻璃、鋁、硅等材料、以及銀、銦等稀有元素可以回收回用,回收也將產(chǎn)生約150億美元的市場價值;中國光伏行業(yè)協(xié)會預測到2030年中國也將面臨回收150萬噸報廢組件,2050年將達到2000萬噸,隨著近年來的大規(guī)模既有項目的技改,中國光伏回收高峰將提前到來。
回收廠能夠回收晶體硅光伏板中95%的材料。而此前,老化或破損的太陽能電池板通常被送到玻璃回收設(shè)施中,僅對玻璃和鋁框架進行回收。而剩下的材料會被送往水泥爐中作焚燒處理。此外,玻璃回收廠只能將太陽能電池板的特種玻璃杯回收后與其它普通玻璃混合,造成了浪費。
回收廠處理壽終正寢的“晶體硅”光伏板。典型的晶體硅太陽能電池板由65-75%的玻璃、10-15%的鋁制框架、10%的塑料和3-5%的硅制成。為了提率和安全性,回收廠使用自動機器人來完成太陽能電池板的拆解與分揀工作。
1956年研究成功氫還原三氯氫硅法。對硅中微量雜質(zhì)又經(jīng)過一段時間的探索后,氫還原三氯氫硅法成為一種主要的方法。到1960年,用這種方法進行工業(yè)生產(chǎn)已具規(guī)模。硅整流器與硅閘流管的問世促使硅材料的生產(chǎn)一躍而居半導體材料的。60年代硅外延生長單晶技術(shù)和硅平面工藝的出現(xiàn),不但使硅晶體管制造技術(shù)趨于成熟,而且促使集成電路迅速發(fā)展。80年代初全世界多晶硅產(chǎn)量已達2500噸。硅還是有前途的太陽電池材料之一。用多晶硅制造太陽電池的技術(shù)已經(jīng)成熟;無定形非晶硅膜的研究進展迅速;非晶硅太陽電池開始進入市場。
硅是元素半導體。電活性雜質(zhì)磷和硼在合格半導體和多晶硅中應(yīng)分別低于0.4ppb和0.1ppb。拉制單晶時要摻入一定量的電活性雜質(zhì),以獲得所要求的導電類型和電阻率。重金屬銅、金、鐵等和非金屬碳都是極有害的雜質(zhì),它們的存在會使PN結(jié)性能變壞。硅中碳含量較高,低于1ppm者可認為是低碳單晶。碳含量超過3ppm時其有害作用已較顯著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅單晶氧含量在5~40ppm范圍內(nèi);區(qū)熔硅單晶氧含量可低于1ppm。
熱導率較大?;瘜W性質(zhì)穩(wěn)定,又易于形成穩(wěn)定的熱氧化膜。在平面型硅器件制造中可以用氧化膜實現(xiàn)PN結(jié)表面鈍化和保護,還可以形成金屬-氧化物-半導體結(jié)構(gòu),制造MOS場效應(yīng)晶體管和集成電路。上述性質(zhì)使PN結(jié)具有良好特性,使硅器件具有耐高壓、反向漏電流小、、使用壽命長、可靠性好、熱傳導好,并能在200高溫下運行等優(yōu)點。
硅單晶主要技術(shù)參數(shù)有導電類型、電阻率與均勻度、非平衡載流子壽命、晶向與晶向偏離度、晶體缺陷等。
導電類型 導電類型由摻入的施主或受主雜質(zhì)決定。P型單晶多摻硼,N型單晶多摻磷,外延片襯底用N型單晶摻銻或砷