分钟，就可以实现硅太阳能电池板的回收？
随着科技的飞速发展，太阳能发电技术已逐渐进入千家万户，成为我们追求绿色、清洁生活的重要选择。在这一浪潮的推动下，硅太阳能电池板的生产和使用量正以前所未有的速度飙升，这无疑为全球的能源转型和环境保护贡献了巨大的力量。
然而，太阳能发电的普及也引发了人们对废旧电池板处理问题的深切关注。那么，面对这一挑战，我们不禁要问：太阳能电池板可以回收吗？
太阳能发电（图片来源：veer图库）
太阳能电池板作为高科技产品，其内部蕴含着多种可回收再利用的宝贵资源。硅、银、铝等金属材料以及特殊的半导体材料，都是太阳能电池板中必不可少的成分。
这些材料在经过专业的回收处理后，不仅能够有效减少对新资源的开采需求，降低生产成本，更能够大幅度降低环境污染，实现资源的循环利用。
太阳能电池板（图片来源：veer图库）
太阳能电池板的回收过程需要经历多个关键步骤。
首先，需要对废旧电池板进行初步识别和分类，以便根据其材料和型号选择合适的回收方法。接着，通过专业的拆解和分离技术，将电池板中的各个部分进行细致的分离处理。最后提取出有价值的材料，为后续的再利用做好准备。
目前，废旧太阳能电池板的回收技术主要包括物理回收法和化学回收法。
物理回收方法
主要采用机械力将太阳能电池板进行拆解和分离，将各种材料如玻璃、硅片、银等分类回收。这种方法操作简单，成本相对较低，且回收的材料具有较高的再利用价值。
然而，物理回收方法也存在一些缺点。首先，由于太阳能电池板的结构复杂，拆解过程中可能会损坏部分材料，降低其再利用价值。其次，物理回收方法对于太阳能电池板中的有害物质如铅、镉等无法进行有效去除，可能会对环境造成二次污染。
化学回收方法
主要通过化学反应将太阳能电池板中的有用元素进行提取。这种方法能够提取出太阳能电池板中有价值的金属，具有较高的回收效率。
但是，化学回收方法需要使用大量的化学试剂，如无机酸等，处理过程可能产生有害气体和废液，对环境和操作人员的健康造成潜在威胁。此外，化学回收方法的成本较高，回收周期长，回收过程中可能会损失部分有用元素。
废旧太阳能电池板（图片来源：veer图库）
2024年6月3日，中国科学家在《自然可持续》（Naturesustainability）杂志上发表了一篇关于盐刻蚀方法回收硅太阳能电池板的文章，有望在不使用有毒无机酸和不产生二次污染的情况下回收报废硅太阳能电池板中的银和硅。
研究成果发表于《自然可持续》杂志（图片来源：《自然可持续》杂志）
研究者采用盐刻蚀的方法，利用熔融氢氧化钠-氢氧化钾可以与氮硅化合物、二氧化硅、氧化铝和硅反应的特性，自上而下地与硅太阳能电池板表面的涂层发生反应，从而将镶嵌在硅板和氮硅化合物间的银线剥离出来，该刻蚀过程仅需180秒，实现了银和硅高达99.0%和98.0%的回收率。
此外，该回收工艺还通过“选择性氧化-碱浸出-电沉积”的方法从焊料带中回收铜、铅和锡等其他有价值金属。与传统的硅太阳能板回收工艺不同的是，分钟，就可以实现硅太阳能电池板的回收？该研究提出的回收方法不需要使用腐蚀性的无机酸，减少了化学废料的产生和对环境的污染。并且，该回收工艺可直接获得银线，避免了银的溶解和沉积，相比于其他回收方法更加高效。
太阳能电池板回收示意图
a.太阳能电池板的回收流程；b.熔盐刻蚀示意图；c.焊料的回收示意图
（图片来源：参考文献1）
本研究还利用盐刻蚀回收的方法，对不同种类的太阳能电池进行了回收实验。结果表明，该研究的回收方法适用于各种电池架构，并且银和硅的回收率和纯度都较高，是一种具有普适性的硅太阳能电池板的回收方法。
不同种类的太阳能电池中硅和银的回收率（图片来源：参考文献1）
太阳能发电对环境的影响是复杂而深远的，太阳能电池板生命周期的完整性也已经受到广泛关注。我们应该积极推广太阳能发电，充分发挥其在环保和能源安全方面的优势，同时也要关注并应对其潜在的环境挑战，共同推动绿色、可持续的能源发展。
参考文献：
Gao,S.,Chen,X.,Qu,J.etal.Recyclingofsiliconsolarpanelsthroughasalt-etchingapproach[J].NatureSustainability,2024.
Fiandra,V.,Sannino,L.,Andreozzi,C.,etal.End-of-lifeofsiliconPVpanels:Asustainablematerialsrecoveryprocess[J].WasteManagement,2018.
黄庆，邓毅，郁丰善，等。从废旧太阳能电池板中回收银[J].有色金属:冶炼部分,2022。
隆志军，王秋，谢观健，等。硅型光伏电池的电特性及太阳能发电[J].机电工程技术,2010。
出品：科普中国
作者：石畅（物理化学博士）
监制：中国科普博览
