化石能源危机与全球气候变化问题，共同推动以太阳能为代表的清洁可再生能源技术的快速发展。21世纪以来，全球光伏组件装机容量已增长了20余倍，极大推动了太阳能的实际应用，但也必将导致巨量光伏组件废弃物的产生，威胁生态环境安全。废弃光伏组件中二次资源的回收与回用是最有效的资源再利用途径。 

　　基于此背景，城市环境研究所清洁能源技术与炭材料研究组（汪印团队）提出了以溶剂热溶胀-热处理联合法和序批式酸蚀刻预洁净耦合金属催化蚀刻超洁净处理为核心技术的废弃晶体硅光伏组件高效资源化集成创新工艺。在本工艺中，溶剂热溶胀-热处理联合法首先实现了组件中晶体硅电池片的完整分离。序批式酸蚀刻利用HCl、HNO₃和HF溶液依次去除回收晶硅电池片表面的铝电极、银电极和减反射层，完成晶体硅片的预洁净处理；此过程中，铝电极和银电极分别独立溶解于HCl和HNO₃溶液，通过化学沉淀回收95.24%和94.18%的Al和Ag，其纯度高达98.03%和99.9%。金属催化蚀刻技术首次被用于废旧晶体硅片的洁净处理并建立了其蚀刻规则，在实现晶体硅片超洁净处理的同时，可在其表面可控制备超低反射率绒面；更有意思的是，借助回收硅片原有的微米级“蠕虫状”绒面，通过一次金属催化蚀刻即可制备具有优异微纳米复合结构绒面的黑硅硅片，其主要性能参数，包括厚度（165.71 μm）、反射率（13.99%）、电阻率（1.43 Ω·cm），少子寿命（1.12-2.47 μs），均与目前高效率晶硅电池的参数相当，成功实现了废旧硅片的升级再生。初步核算表明，本工艺的高效黑硅硅片的生产成本远低于传统的碎片硅或粉末硅回收工艺，为废弃晶体硅光伏组件的资源循环利用提供了一条新途径。 

　　研究成果以A systematically integrated recycling and upgrading technology for waste crystalline silicon photovoltaic module为题发表于Resources, Conservation & Recycling。博士研究生许新海为第一作者，汪印研究员和赖登国博士为共同通讯作者。该研究得到了ANSO国际合作专项（ANSO–CR-KP-2021–08）、国家自然科学基金（52102120）、中科院A类战略先导科技专项（XDA23030301）、福建省工业引导性项目（2019H0056，2021Y0069）和中国科学院城市固体废弃物资源化技术工程实验室的资助。 

　　论文链接

废弃晶体硅光伏组件中资源高效回收过程示意图