基于溶剂蒸汽与热解技术的废弃晶硅光伏组件高效回收方法研究

《Separation and Purification Technology》：An efficient method for the recovery of waste crystalline silicon photovoltaic modules: solvent steam and pyrolysis techniques

本文提出了一种结合乙酸乙酯蒸汽分离与热解技术的创新方法，实现了废弃光伏组件中玻璃的完整剥离（分离条件：140°C，60分钟，30ml溶剂）与硅电池的高效回收（500°C氮气氛围热解1小时）。通过核磁共振（HNMR/CNMR）和扫描电镜（SEM）证实溶剂仅物理"腐蚀"EVA层而无化学变化，热重（TG）分析显示EVA、背板及其复合物的活化能（Eα）分别为155-245 kJ/mol、140-238 kJ/mol和137-245 kJ/mol。该工艺为光伏组件资源化提供了绿色高效的解决方案。

　　

亮点

采用乙酸乙酯蒸汽技术首次实现光伏组件玻璃的温和分离，结合热解工艺获得高纯度硅电池。整个过程避免化学溶剂残留，通过微观表征揭示界面分离机制。

材料

实验采用来自中国江苏省的废弃晶硅光伏组件，裁剪为20mm×20mm样品。使用天津恒星生产的分析纯乙酸乙酯作为蒸汽源，EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）、背板及其复合材料用于热重动力学研究。

乙酸乙酯蒸汽下的玻璃分离行为

蒸汽温度对玻璃分离效果的影响显著优于溶剂投加量。如图2所示，160°C条件下30分钟即可实现玻璃完全分离，而140°C时需要延长至60分钟。有趣的是，乙酸乙酯投加量变化未产生明显影响，表明蒸汽相传输是分离过程的关键控制因素。

结论

溶剂蒸汽与热解技术的联用为废弃光伏组件回收提供了新思路。在140°C蒸汽处理60分钟后，玻璃可完整剥离；后续500°C氮气氛围热解1小时能获得洁净硅电池。热解产物包含硅片与完整电路，动力学分析证实该工艺具有可行性。