综述:废弃太阳能电池板回收的挑战与未来展望

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Sustainable Materials and Technologies 8.7

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  这篇综述深入探讨了太阳能电池板(PV)回收的技术挑战与环境机遇。文章系统分析了晶体硅(c-Si)和薄膜(CdTe/CIGS)两类主流光伏组件的材料构成(含铅、镉等致癌金属及硅、银等可回收资源),对比了热解(EVA分解)、化学浸出(HNO3 /HF混合酸)等回收工艺的优缺点,指出当前面临有毒气体排放、回收成本高等核心瓶颈,同时展望了降低能源回收期(EPBT)和碳足迹(GPBT)的可持续发展路径。

  

分类与构成:光伏组件的双重身份
作为可再生能源的标杆,太阳能电池板在25-30年服役期满后却化身电子废弃物(e-waste)。晶体硅组件占据全球92%市场,其铝框(10.3 wt%)、玻璃(74.16 wt%)与含银(0.006 wt%)硅片(3 wt%)的精密结构,既是资源宝库又是污染源——每块组件含铅焊带和镉化层如同环境定时炸弹。

回收技术:热与酸的博弈
热解工艺在450°C分解乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)胶膜时,会释放氟化氢(HF)等剧毒气体;而硝酸(HNO3
)与氢氟酸(HF)混合液虽能高效浸出银镀层,却产生含重金属废液。有趣的是,德国通过优化流程将晶体硅组件的EPBT从3.3年压缩至1.6年,印证了回收技术的环境收益。

薄膜组件的资源争夺战
铜铟镓硒(CIGS)组件中,2M硝酸可浸出90%铟(In)——这种稀缺金属的价格波动让回收商趋之若鹜。但硒(Se)的挥发损失和镉(Cd)的毒性控制仍是技术难点,如同在化学迷宫中寻找平衡点。

未来挑战:政策与技术的双螺旋
欧盟WEEE指令要求80%回收率,但当前多数工艺仍停留在实验室阶段。更棘手的是,2035年预计3000万吨的报废潮将考验全球处理能力。开发低温分解EVA的新型催化剂,或构建光伏组件的"基因身份证"追踪系统,可能成为破局关键。

CRediT声明
研究者确认本研究未接受任何资助机构的专项资助,且无利益冲突声明。这一透明化操作在争议性较强的电子废弃物研究领域显得尤为重要。

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