武汉大学在退役光伏组件清洁回收方面取得新进展
近日，武汉大学资源与环境科学学院汪的华/尹华意团队在《自然‧可持续发展》（Nature Sustainability）发表题为“Recycling of silicon solar panels through a salt-etching approach”的研究论文。武汉大学博士后高帅波为论文第一作者，武汉大学汪的华和尹华意教授为论文通讯作者，武汉大学为第一通讯单位。
利用可再生能源（太阳能、风能等）替代化石能源是实现“双碳”目标的主要手段之一。在此背景下，国内外光伏装机量快速增长，2023年中国光伏累计装机容量已超过610GW（其中2023年新增量超过220GW)，正式超过水电装机量（约420GW），成为全国装机量第二大电源形式。预计2030年全国装机量将达到1000GW以上，然而生产光伏组件的原材料将无法满足快速增加的装机量。此外，由于太阳能电池板有限的服役寿命（25-30年），随着未来退役太阳能电池板会逐年增加，如何绿色回收光伏组件成为实现光伏产业可持续发展的关键。
当前回收光伏组件的研究处于起步阶段，传统回收工艺（如有机溶解、强酸溶出、萃取分离等）会产生大量二次污染。因此，退役光伏组件的高效回收工作尤其是有价金属银和硅的清洁、经济提取仍旧缺乏系统、环保的工艺路径，发展清洁高效回收退役光伏组件中的有价元素迫在眉睫。
退役光伏组件回收流程示意图
汪的华/尹华意研究团队聚焦太阳能板有价元素清洁、高效提取工作，发展了熔盐刻蚀法直接从报废的硅太阳能电池板中回收硅和银。该刻蚀工艺利用熔融盐的高腐蚀性，将硅片表面的SiNx、SiO2、Al2O3和Al通过自外向内的方向自发反应，从而直接将银从硅片中分离出来。此外，团队也发展了氧化、碱浸和电沉积方法回收晶硅太阳能电池板中的Cu、Pb、Sn和Al，整个工艺中不使用强腐蚀性和化学毒性的酸和有机试剂，实现了退役光伏组件中银、硅、铜、铅、锡和铝资源清洁回收，为光伏产业的闭环发展提供了新路径。
该项目得到了国家自然科学基金、中央高校基本业务费和武汉大学人才启动费的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01360-4
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