報廢的太陽能電池板，如何處理？中國科學家研製出新回收工藝

目前，廢舊太陽能電池板的回收技術主要包括物理回收法和化學回收法。

物理回收法主要採用機械力先將太陽能電池板拆解和分離，再分類回收各種材料（如玻璃、矽片、銀等）。這種方法操作簡單，成本較低，回收材料具有較高再利用價值。然而，物理回收法存在以下缺點。首先，太陽能電池板結構複雜，拆解過程中部分材料可能會受損，這會降低其再利用價值；其次，物理回收法無法有效去除太陽能電池板中的有害物質（如鉛、鎘等），會對環境造成二次污染。

化學回收法主要通過化學反應提取太陽能電池板中的有用元素。這種方法能提取出太陽能電池板中有價值的金屬，回收效率較高。但是，化學回收法需要使用大量化學試劑（如無機酸等），處理過程可能產生有害氣體和廢液，會給周圍環境和操作人員安全健康帶來潛在隱患。而且，化學回收法成本較高，回收周期長，過程中可能會損失部分有用元素。

廢舊太陽能電池板。圖片來源：圖蟲創意

2024年6月3日，中國科學家在《自然·可持續》（Nature Sustainability）雜誌上發表了一篇關於利用鹽蝕刻方法回收矽太陽能電池板的文章，有望在不使用有毒礦物酸和不產生二次污染的情況下，回收報廢矽太陽能電池板中的銀和矽。

研究成果發表於《自然·可持續》雜誌。圖片來源：《自然·可持續》雜誌

研究者採用鹽蝕刻方法，利用熔融NaOH-KOH可以與SiNx、SiO2、Al2O3和Si反應的特性，自上而下地與矽太陽能電池板表面塗層發生反應，將鑲嵌在矽板和氮矽化合物間的銀線剝離出來。該蝕刻過程僅需180秒，就能實現銀和矽高達99.0%和98.0%的回收率。

此外，該回收工藝還通過「選擇性氧化-鹼浸出-電沉積」方法從焊料帶中回收銅、鉛、錫等其他有價值的金屬。與傳統的矽太陽能板回收工藝不同，該回收方法不需要使用腐蝕性無機酸，減少了化學廢料的產生和對環境的污染。該回收工藝可直接獲得銀線，避免了銀的溶解和沉積，相較其他回收方法更加高效。

太陽能電池板回收示意圖：a.太陽能電池板的回收流程；b.熔鹽刻蝕示意圖；c.焊料的回收示意圖。圖片來源：參考文獻[1]

該研究還利用鹽蝕刻方法，對不同種類的太陽能電池進行回收實驗。結果表明，該回收方法適用於各種電池架構，銀和矽的回收率、純度都較高，是一種具有普適性的矽太陽能電池板回收方法。

不同種類的太陽能電池中矽和銀的回收率。圖片來源：參考文獻[1]

太陽能發電對環境的影響複雜深遠，太陽能電池板生命周期的完整性受到廣泛關注。我們應該積極推廣太陽能發電應用，充分發揮其在環保和能源安全領域的優勢，同時也要時刻關注並應對潛在的環境風險挑戰，共同推動清潔能源綠色、可持續發展。

參考文獻

[1] Gao, S., Chen, X., Qu, J. et al. Recycling of silicon solar panels through a salt-etching approach[J]. Nature Sustainability, 2024.

[2] Fiandra, V., Sannino, L., Andreozzi, C., et al. End-of-life of silicon PV panels: A sustainable materials recovery process[J].Waste Management, 2018.

[3] 黃慶，鄧毅，郁豐善，等。從廢舊太陽能電池板中回收銀[J].有色金屬:冶煉部分, 2022.

[4] 隆志軍，王秋，謝觀健，等。矽型光伏電池的電特性及太陽能發電[J].機電工程技術, 2010.

策劃製作

出品丨科普中國

作者丨石暢 物理化學博士

監製丨中國科普博覽

責編丨董娜娜

審校丨徐來 林林