新年前夜，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院高壓試驗(yàn)大廳里，該校高壓教研室助理研究員宋佰鵬和學(xué)生們正在為受邀前來的國內(nèi)光伏行業(yè)專家進(jìn)行太陽能電池板回收演示實(shí)驗(yàn)。太陽能電池板破碎實(shí)驗(yàn)平臺采用程序化控制，隨著一次次脈沖放電，太陽能電池板玻璃、硅片、背板等組分逐漸分離，實(shí)現(xiàn)了太陽能電池板的各組分的解離和回收。

“新型破碎技術(shù)的出現(xiàn)為我國太陽能電池板的資源化回收提供了全新的思路?！睂＜覀兏叨仍u價。

新型破碎技術(shù)研發(fā)成功，源自國網(wǎng)青海電科院和西安交通大學(xué)共同承擔(dān)的科技項(xiàng)目《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》。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、副院長國網(wǎng)青海電科院康鈞介紹說：“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)志著我國在廢棄太陽能電池規(guī)?；⒌湍芎?、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，對促進(jìn)我國新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會、民生和經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目整體研究達(dá)到國際先進(jìn)水平?！?/span>

應(yīng)對退役太陽能電池板資源化處理回收難題

我國新增和累計(jì)光伏裝機(jī)容量均為全球第一，近年來，青海省已成為世界上光伏電站大規(guī)模并網(wǎng)最集中的地區(qū)。光伏發(fā)電在快速發(fā)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(chǎn)生大量的固體垃圾。

國網(wǎng)青海電力著眼于電力能源行業(yè)前瞻技術(shù)，布局太陽能電池板退役回收處理研究。2018年初，由國網(wǎng)青海電科院與西安交通大學(xué)聯(lián)合組建科技研發(fā)能力強(qiáng)、技術(shù)能力硬的攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，致力于新型、環(huán)保、高效、節(jié)能的太陽能電池板資源化回收利用技術(shù)，在資源化回收技術(shù)、處理裝備和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等方面取得了顯著成效。

項(xiàng)目組前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我國廢舊太陽能電池板拆解工藝較為原始，落后的回收方式容易產(chǎn)生廢液、廢氣，無法有效分離有價值的組分，耗費(fèi)大量能源的同時，存在較高的環(huán)境風(fēng)險，對拆解地生態(tài)系統(tǒng)及居民健康造成嚴(yán)重的威脅。廢棄的太陽能電池板也是資源寶庫，光伏組件的絕大部分可用作循環(huán)再造的材料，具有可觀的回收價值，亟需環(huán)保、高效的 光伏組件處理技術(shù)和裝備。

攻關(guān)——太陽能電池板回收技術(shù)研究新突破

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時間慢慢輸入到中間儲能裝置中儲存起來，然后將能量進(jìn)行壓縮與轉(zhuǎn)換，通過脈沖形成系統(tǒng)在極短的時間內(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、有廣闊前景的環(huán)境友好型太陽能電池板資源化回收方式。

該項(xiàng)目針對退役太陽能電池板資源化處理回收的難題，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。

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?！绊?xiàng)目執(zhí)行期間，我們嘗試了多種脈沖電源激勵下水中放電，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)探究和技術(shù)驗(yàn)證工作，走訪了青海、新疆、江蘇光伏生產(chǎn)廠家和中國工程物理研究院、中國地質(zhì)大學(xué)、中科院電工所等科研單位。經(jīng)過了近兩年的技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)研究，開展了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)”。

該項(xiàng)技術(shù)具有兩大優(yōu)勢，第一是液電效應(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，也不會產(chǎn)生廢水、廢液，同時還避免了粉塵污染，達(dá)到回收處理過程無害化，環(huán)保效益明顯；第二是實(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，具有更少的材料浪費(fèi)和更好的破碎效果。

綜合比較，項(xiàng)目具有環(huán)境污染小、能耗低、經(jīng)濟(jì)收益高等優(yōu)點(diǎn)，回收工藝具有廣闊的應(yīng)用空間，可為我國廢棄太陽能電池板環(huán)?；厥仗峁┬碌慕鉀Q思路，有利于促進(jìn)我國太陽能電池板資源化回收利用。

推廣——推進(jìn)新型回收技術(shù)規(guī)?；瘜?shí)現(xiàn)

青海省太陽能資源豐富，柴達(dá)木盆地年日照時數(shù)在3100-3600小時之間，年總輻射量可達(dá)7000-8000兆焦耳/平方米。預(yù)計(jì)到2020年，青海省新能源裝機(jī)總規(guī)模將突破2000萬千瓦。2016年習(xí)近平總書記在青?？疾鞎r強(qiáng)調(diào)：“青海要抓住人才、技術(shù)、資金等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)展好光伏一條龍全產(chǎn)業(yè)鏈，讓清潔能源更好造福人民”。

太陽能電池板的使用壽命為20年至30年，據(jù)國際可再生能源署的預(yù)測，到2050年我國廢棄電池板將達(dá)2000萬噸。解決太陽能電池板退役后的資源化回收利用問題，是完善光伏一條龍產(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)今后將在我國太陽能電池板大規(guī)模退役后的資源化回收利用方面發(fā)揮重要作用，具有非常廣闊的市場應(yīng)用前景。