废弃晶体硅太阳能电池板资源化工艺研究

太阳能电池作为一种新型清洁能源电池,越来越受到人们的青睐。晶体硅太阳能电池的使用寿命周期一般在25～30年,随着太阳能电池的盛行,使用量的增大,接下来将会迎来大量报废的现状,晶体硅太阳能电池在市场中占主要比例,在未来其报废量也将占主要的比例。目前,太阳能电池板拆解的研究已成为热点,其结构组成中光伏组件盖板玻璃和硅电池片具有一定的回收价值。为了实现废弃晶体硅太阳能电池板各组分的有效分离,本文以TPT为背板材料的晶体硅太阳能电池板为研究对象,采用手工拆解法、有机溶剂溶解法、无机酸碱溶解法、热处理与化学方法相结合法几种方法对电池板进行拆解研究,研究了EVA在不同气体氛围下的热解动力学,并通过热重-红外联用方法对氮气和空气氛围下EVA的热解气体产物进行分析;将拆解下来破碎的盖板玻璃采用粉末烧结法烧制泡沫玻璃;将拆解下来完整的硅电池片尝试重新组装成电池,而破裂的硅电池片通过去除表面镀层杂质后用于回收高纯硅。实验结果表明:热处理与化学方法相结合对实现电池板各组分的分离更有效果。空气氛围下,使用电热板在150℃将去除金属外框的电池板加热5min能够完整实现背板与电池板的分离;将去除背板的电池板于450℃烧结2h能够实现硅电池片与盖板玻璃的完整分离。热处理过程中,通过热重-红外联用检测分析氮气氛围和空气氛围下EVA热解气体产物,在第一阶段阶段两种气体氛围下的红外谱图中显示都主要以羰基吸收峰为主,随着反应的进行在高温阶段羰基吸收峰逐渐减弱,甲基峰逐渐增强,整体上两种氛围下EVA的热解气体产物基本一致。对不同氛围下EVA的热解动力学研究表明在相同的热解温度阶段,不同的升温速率对热解的反应级数有影响,低温阶段的活化能比高温阶段的活化能低,空气氛围下EVA的热解活化能比氮气氛围热解活化能低。以拆解过程中得到的破碎的盖板玻璃为原料制备泡沫玻璃,研究了球磨转速、发泡剂和稳泡剂添加量、发泡温度、发泡时间、烧结升温速率等参数对泡沫玻璃性能的影响。,根据正交实验结果,在发泡剂添加量为6%,球磨玻璃粉转速为400r/min的条件下,泡沫玻璃最优烧制参数为:发泡阶段升温速率为15℃/min,发泡时间为40min,发泡温度为790℃,稳泡剂添加量为7%。所得泡沫玻璃的密度达到0.2755g/cm3,抗压强度达到0.54144MPa,导热系数达到0.18102W/（m·k）。空气氛围下烧结得到的硅电池片表面金属电极被氧化破坏严重,重新组装成电池未有电流出现;氮气氛围下烧结得到的硅电池片的背面电极由于长时间烧结有裂痕出现,电池片正面表面由于不能够与反应气氛充分接触而有少量残留物;破碎的硅电池片采用选择性溶解法得到硅的纯度达到99.49%,满足冶金级硅的标准。