出品：科普中國
作者：石暢（物理化學博士）
監制：中國科普博覽
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隨著科技的飛速發展，太陽能發電技術已逐漸進入千家萬戶，成為我們追求綠色、清潔生活的重要選擇。在這一浪潮的推動下，硅太陽能電池板的生產和使用量正以前所未有的速度飆升，這無疑為全球的能源轉型和環境保護貢獻了巨大的力量。
然而，太陽能發電的普及也引發了人們對廢舊電池板處理問題的深切關注。那么，面對這一挑戰，我們不禁要問：太陽能電池板可以回收嗎？
太陽能發電
（圖片來源：veer圖庫）
太陽能電池板作為高科技產品，其內部蘊含著多種可回收再利用的寶貴資源。硅、銀、鋁等金屬材料以及特殊的半導體材料，都是太陽能電池板中必不可少的成分。
這些材料在經過專業的回收處理后，不僅能夠有效減少對新資源的開采需求，降低生產成本，更能夠大幅度降低環境污染，實現資源的循環利用。
太陽能電池板
（圖片來源：veer圖庫）
太陽能電池板的回收過程需要經歷多個關鍵步驟。首先，需要對廢舊電池板進行初步識別和分類，以便根據其材料和型號選擇合適的回收方法。接著，通過專業的拆解和分離技術，將電池板中的各個部分進行細致的分離處理。最后提取出有價值的材料，為后續的再利用做好準備。
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。
物理回收方法
主要采用機械力將太陽能電池板進行拆解和分離，將各種材料如玻璃、硅片、銀等分類回收。這種方法操作簡單，成本相對較低，且回收的材料具有較高的再利用價值。
然而，物理回收方法也存在一些缺點。首先，由于太陽能電池板的結構復雜，拆解過程中可能會損壞部分材料，降低其再利用價值。其次，物理回收方法對于太陽能電池板中的有害物質如鉛、鎘等無法進行有效去除，可能會對環境造成二次污染。
化學回收方法
主要通過化學反應將太陽能電池板中的有用元素進行提取。這種方法能夠提取出太陽能電池板中有價值的金屬，具有較高的回收效率。
但是，化學回收方法需要使用大量的化學試劑，如無機酸等，處理過程可能產生有害氣體和廢液，對環境和操作人員的健康造成潛在威脅。此外，化學回收方法的成本較高，回收周期長，回收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：veer圖庫）
2024年6月3日，中國科學家在《自然可持續》（Nature sustainability）雜志上發表了一篇關于鹽刻蝕方法回收硅太陽能電池板的文章，有望在不使用有毒無機酸和不產生二次污染的情況下回收報廢硅太陽能電池板中的銀和硅。
研究成果發表于《自然可持續》雜志
（圖片來源：《自然可持續》雜志）
研究者采用鹽刻蝕的方法，利用熔融氫氧化鈉-氫氧化鉀可以與氮硅化合物、二氧化硅、氧化鋁和硅反應的特性，自上而下地與硅太陽能電池板表面的涂層發生反應，從而將鑲嵌在硅板和氮硅化合物間的銀線剝離出來，該刻蝕過程僅需180秒，實現了銀和硅高達99.0%和98.0%的回收率。
此外，該回收工藝還通過“選擇性氧化-堿浸出-電沉積”的方法從焊料帶中回收銅、鉛和錫等其他有價值金屬。與傳統的硅太陽能板回收工藝不同的是，該研究提出的回收方法不需要使用腐蝕性的無機酸，減少了化學廢料的產生和對環境的污染。并且，該回收工藝可直接獲得銀線，避免了銀的溶解和沉積，相比于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）
本研究還利用鹽刻蝕回收的方法，對不同種類的太陽能電池進行了回收實驗。結果表明，該研究的回收方法適用于各種電池架構，并且銀和硅的回收率和純度都較高，是一種具有普適性的硅太陽能電池板的回收方法。
不同種類的太陽能電池中硅和銀的回收率
（圖片來源：參考文獻1）
太陽能發電對環境的影響是復雜而深遠的，太陽能電池板生命周期的完整性也已經受到廣泛關注。我們應該積極推廣太陽能發電，充分發揮其在環保和能源安全方面的優勢，同時也要關注并應對其潛在的環境挑戰，共同推動綠色、可持續的能源發展。
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.
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