全球太陽能光伏系統(tǒng)的部署規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，隨之而來的是未來幾十年內(nèi)大量退役光伏組件的處理挑戰(zhàn)。在晶硅組件中，交聯(lián)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）封裝膠膜因其優(yōu)異的粘結(jié)性和耐化學(xué)降解性，成為回收過程中的主要難點(diǎn)。它緊密粘合玻璃、電池片和背板，傳統(tǒng)熱解工藝雖能有效去除EVA，但通常需超過450°C的高溫；溶劑法涉及危險化學(xué)品，超臨界流體法則操作復(fù)雜且壓力高。針對這些痛點(diǎn)，中國西安交通大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)探索了一種基于過氧化氫的低溫氧化液化新工藝，旨在提供一種低能耗的替代方案。

該研究利用水相過氧化氫在210°C至310°C的溫度范圍內(nèi)，通過氧化反應(yīng)將EVA封裝材料轉(zhuǎn)化為較小的液態(tài)化合物。與傳統(tǒng)依賴高溫?zé)崃呀獠煌?，該方法主要靶向EVA，同時也降解了部分聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）基背板組件，而含氟聚合物層則保持相對穩(wěn)定。研究團(tuán)隊(duì)使用了來自西安某太陽能安裝設(shè)施的退役250瓦單晶硅組件作為原料，這些組件顯示出典型的裂紋和分層現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的510毫升批次反應(yīng)器中，研究人員系統(tǒng)考察了溫度、過氧化氫濃度以及固液比對聚合物降解性能的影響。

工藝優(yōu)化與能效突破

熱重分析顯示，EVA的降解主要分為兩個階段：第一階段（約305°C至385°C）對應(yīng)醋酸乙烯基團(tuán)釋放乙酸；第二階段（385°C至500°C）涉及剩余結(jié)構(gòu)的分解。為避免完全燃燒并回收液態(tài)化學(xué)品，氧化液化過程被有意控制在第二階段之前。材料分析證實(shí)，處理后聚合物結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著化學(xué)變化，乙?；鶖嗔巡⑿纬伤岷痛嫉妊趸a(chǎn)物。

在優(yōu)化的工藝條件下——即245°C溫度、32%的過氧化氫濃度以及13%的固液比——該工藝實(shí)現(xiàn)了88.4%的總聚合物降解率，每克光伏廢料可產(chǎn)出52.8毫克含氧碳化合物。主要回收產(chǎn)物為乙酸，同時檢測到甲酸、甲醇和乙醇酸等副產(chǎn)物。值得注意的是，適度溫度有助于Zui大化液態(tài)產(chǎn)品回收，而高溫則促進(jìn)其進(jìn)一步分解為二氧化碳和水。

能耗對比與產(chǎn)業(yè)化前景

在能效方面，該氧化液化工藝展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。與傳統(tǒng)熱解技術(shù)相比，其能耗降低了46%；與超臨界分層方法相比，降幅更是達(dá)到約65%。這主要得益于較低的操作溫度以及過氧化氫分解產(chǎn)生的部分熱量貢獻(xiàn)。歸一化能耗僅為1.95千瓦時/千克光伏廢料。

盡管成果顯著，研究團(tuán)隊(duì)也指出，由于含氟背板材料（如PVDF和Tedlar）中的碳-氟鍵強(qiáng)度高，保持相對穩(wěn)定，且硅膠粘合層僅部分降解，因此該工藝仍需額外的下游處理步驟以實(shí)現(xiàn)材料的完全回收。目前，該研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，未來需通過中試規(guī)模驗(yàn)證，并優(yōu)化熱回收和連續(xù)反應(yīng)器系統(tǒng)，才能邁向商業(yè)化應(yīng)用。相關(guān)研究成果已發(fā)表在題為《氧化液化作為退役光伏面板回收的可持續(xù)途徑：工藝優(yōu)化、生態(tài)指標(biāo)與放大評估》的論文中。

對于中國光伏產(chǎn)業(yè)而言，隨著首批大規(guī)模裝機(jī)進(jìn)入退役期，建立高效、綠色的回收體系已成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。西安交通大學(xué)這項(xiàng)低溫化學(xué)回收技術(shù)，不僅為EVA這一“頑固”封裝材料提供了低能耗解決方案，更通過高價值化學(xué)品（如乙酸）的回收提升了經(jīng)濟(jì)可行性。國內(nèi)企業(yè)可重點(diǎn)關(guān)注此類濕法冶金或化學(xué)解聚技術(shù)的工程化放大潛力，結(jié)合本土完善的化工產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，加速從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化應(yīng)用，從而在全球光伏循環(huán)經(jīng)濟(jì)競爭中占據(jù)先機(jī)。