报废的太阳能电池板，如何处理？中国科学家研制出新回收工艺

科技飞速发展，太阳能发电技术逐渐进入千家万户，是我们追求绿色生活的重要选择。在这一浪潮的推动下，硅太阳能电池板的生产量和使用量正以前所未有的速度上升，为全球能源转型和环境保护贡献了巨大力量。

然而，太阳能发电的应用普及也引发了人们对处理废旧电池板问题的关注，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：图虫创意

太阳能电池板作为高科技产品，蕴含着多种可回收再利用的宝贵资源，其中硅、银、铝等金属材料以及特殊的半导体材料，是太阳能电池板中必不可少的成分。这些材料经过专业回收处理，能有效减少新资源开采需求，降低生产成本，还能大幅度减轻环境污染影响，实现资源循环利用。

太阳能电池板。图片来源：图虫创意

太阳能电池板回收过程需要多个关键步骤。首先，对废旧电池板进行初步识别和分类，根据其材料和型号选择合适的回收方法；其次，通过专业拆解和分离技术，将电池板中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。

物理回收法主要采用机械力先将太阳能电池板拆解和分离，再分类回收各种材料（如玻璃、硅片、银等）。这种方法操作简单，成本较低，回收材料具有较高再利用价值。然而，物理回收法存在以下缺点。首先，太阳能电池板结构复杂，拆解过程中部分材料可能会受损，这会降低其再利用价值；其次，物理回收法无法有效去除太阳能电池板中的有害物质（如铅、镉等），会对环境造成二次污染。

化学回收法主要通过化学反应提取太阳能电池板中的有用元素。这种方法能提取出太阳能电池板中有价值的金属，回收效率较高。但是，化学回收法需要使用大量化学试剂（如无机酸等），处理过程可能产生有害气体和废液，会给周围环境和操作人员安全健康带来潜在隐患。而且，化学回收法成本较高，回收周期长，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：图虫创意

2024年6月3日，中国科学家在《自然·可持续》（Nature Sustainability）杂志上发表了一篇关于利用盐蚀刻方法回收硅太阳能电池板的文章，有望在不使用有毒矿物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

研究者采用盐蚀刻方法，利用熔融NaOH-KOH可以与SiNx、SiO2、Al2O3和Si反应的特性，自上而下地与硅太阳能电池板表面涂层发生反应，将镶嵌在硅板和氮硅化合物间的银线剥离出来。该蚀刻过程仅需180秒，就能实现银和硅高达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”方法从焊料带中回收铜、铅、锡等其他有价值的金属。与传统的硅太阳能板回收工艺不同，该回收方法不需要使用腐蚀性无机酸，减少了化学废料的产生和对环境的污染。该回收工艺可直接获得银线，避免了银的溶解和沉积，相较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]

该研究还利用盐蚀刻方法，对不同种类的太阳能电池进行回收实验。结果表明，该回收方法适用于各种电池架构，银和硅的回收率、纯度都较高，是一种具有普适性的硅太阳能电池板回收方法。

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复杂深远，太阳能电池板生命周期的完整性受到广泛关注。我们应该积极推广太阳能发电应用，充分发挥其在环保和能源安全领域的优势，同时也要时刻关注并应对潜在的环境风险挑战，共同推动清洁能源绿色、可持续发展。

参考文献

[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] 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.

[4] 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.

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出品丨科普中国

作者丨石畅 物理化学博士

监制丨中国科普博览

责编丨董娜娜

审校丨徐来 林林