太阳能电池板热解特性及其金属资源回收

作     者：彭薏冰 赵鹏 高奕 韩菲子 徐春方 张衍国 李清海 周会 

作者机构：清华大学能源与动力工程系 清华大学山西清洁能源研究院 中咨海外咨询有限公司 中国国际工程咨询有限公司 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52276202) 华能集团总部科技项目基础能源科技研究专项(KTHT-U23GCZH01) 

主　　题：太阳能电池 金属回收 热解法 

摘      要：在全球推动碳中和的背景下，太阳能电池作为一种清洁、可再生且无污染的发电方式，近年来取得了显著的发展。晶硅太阳能电池技术相对成熟，已成为市场主流，并广泛应用于各类能源系统中。然而，晶硅太阳能电池的使用寿命通常不超过30年，随着大量电池的报废，不及时且妥善的回收可能导致严重的环境问题，如重金属污染和宝贵资源的浪费。现有的太阳能电池板回收方法主要包括化学药剂法、机械破碎法及热处理法，而热解法凭借其高效的回收能力，已在工业界得到广泛应用。本文通过实验研究，详细探讨了不同热解条件对太阳能电池板回收效果的影响，重点考察了热解温度（400-600 ℃）、升温速率（5-15 ℃/min）以及热解气氛(N2、CO2、H2)的变化对电池板回收效率的影响。研究表明，5 ℃/min的升温速率、500 ℃的热解温度以及在CO2气氛下的热解条件最有利于获得完整的电池片。此外，随着热解温度和升温速率的增加，气体产物的产量也显著增加，尤其是在CO2氛围下。此外，温度的升高显著增加了CH4和C2H4的生成比例；在H2气氛下，C2H6、C2H4和C3H6的生成量更多。研究还发现，较高的温度和升温速率有助于提高铝的回收效率，但高温可能会降低铜的回收率。最后，本文对太阳能电池板回收的经济效益进行了评估。分析结果显示，银元素的回收对整个经济效益的贡献超过50%。这一研究为未来更高效、更环保的太阳能电池板回收技术提供了重要的参考依据。