亿吨光伏废料变宝！液态封装效率高达22.6%

近年来，随着全球对清洁能源需求的不断增长，太阳能光伏发电已成为能源转型中的重要力量。我国作为全球最大的光伏制造国和应用国，光伏产业的蓬勃发展不仅为国家经济注入了活力，也为全球应对气候变化贡献了中国智慧和中国力量。然而，在光伏产业飞速发展的同时，一个不容忽视的挑战也日益凸显，那就是光伏组件退役后的回收处理问题。据行业数据显示，未来几十年内，全球将有数亿吨的退役光伏组件需要处理，如何有效回收其中的宝贵材料，避免环境污染，已成为光伏行业可持续发展亟待解决的关键课题。

传统晶体硅光伏组件的封装，主要依赖于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）胶膜。EVA胶膜因其卓越的保护性能和光学耦合效果，在组件制造中扮演着核心角色。它能有效隔绝水分和氧气，确保电池片在长期运行中的稳定性和可靠性。然而，EVA胶膜的另一面却是其难以去除的特性。当光伏组件达到使用寿命终点时，要将封装在其中的玻璃、硅电池片以及银等有价值的材料分离出来，EVA胶膜的存在成为了一个巨大的障碍。它使得回收过程变得复杂、成本高昂，且效率低下，很多有价值的材料最终难以得到有效回收和再利用，这无疑给本应清洁环保的光伏产业蒙上了一层阴影，也引发了人们对资源循环利用和环境保护的深切忧虑。

为了破解这一难题，推动光伏产业向更可持续的循环经济模式迈进，来自荷兰代尔夫特理工大学的研究团队，与光伏回收领域的创新企业Biosphere Solar携手合作，共同提出了一种充满前瞻性的解决方案：液态填充光伏组件设计。新媒网跨境获悉，这一创新构想旨在用液态封装取代传统的聚合物封装，其核心目标是在不牺牲组件性能的前提下，显著提升其在生命周期结束时的可回收性。这无疑为光伏组件的“绿色”未来描绘了一幅激动人心的蓝图。

这项技术的核心原理在于，它摒弃了传统组件中使用的聚合物层压封装方式，转而采用一种液态填充的封装结构。在这种设计中，晶体硅太阳能电池片被完全浸没在一种特殊的液体中，而组件的边缘则通过聚异丁烯（PIB）密封剂进行密封。这种独特的结构设计，使得光伏组件在其使用寿命结束后，可以被轻松地开启。只需切开边缘的密封层，内部的液体便可以被排出，组件的各个组成部分，如玻璃、电池片和内部连接线，也能够轻松地被分离和提取出来。这意味着，以往那些难以回收的宝贵材料，现在有了更便捷、更高效的回收途径，为光伏产业的循环发展提供了坚实的技术支撑。

为了验证这一液态封装概念的可行性和性能，研究人员们展开了一系列严谨的实验。在材料选择上，他们没有采用特殊定制的太阳能玻璃，而是选用了市面上常见的标准钢化浮法玻璃，这体现了对成本和普适性的考量。研究团队首先制造了单电池原型组件，这些组件的尺寸为25厘米×25厘米。为了进一步扩大验证范围，他们还制作了更大的示范组件，这些组件采用了50厘米×50厘米的玻璃面板，并设计了圆形开口，以便于液体的填充和后续的观察。在核心的太阳能电池片方面，实验采用了市售的N型背接触（BC）晶体硅太阳能电池，这种电池代表了当前高效晶体硅电池的主流技术水平。

液态封装技术的成功与否，很大程度上取决于所选封装液体的性能。研究团队对此进行了深入细致的筛选和评估，共选择了8种不同的液体进行测试，其中包括了硅油、酯类油、乙二醇基液体、甘油以及去离子水等多种类型。对这些液体，研究人员从光学特性、电学性能、热学稳定性以及安全性等多个维度进行了综合考量。光学测量结果显示，有几种液体的折射率与玻璃非常接近，这意味着它们在保证光线有效透过、减少光学损失方面表现出色。在长期测试中，硅油和酯类油展现出了卓越的稳定性能，无论是光学特性还是电学性能，都保持了良好的状态。然而，一些液体，例如去离子水和部分乙二醇基液体，在长时间的压力测试下，却出现了腐蚀或与组件其他材料不兼容的问题，这些液体因此被排除在优选方案之外。这一详尽的液体筛选过程，为最终选择最佳的液态封装介质提供了坚实的数据支撑。

在性能测试环节，液态封装单电池晶体硅组件的表现令人惊喜。实验数据显示，这些组件的效率达到了21.9%至22.6%之间。值得一提的是，采用硅油填充的组件更是取得了高达22.6%的效率，这一成绩与传统EVA封装的参考组件效率相当，甚至略有超越。这充分证明了液态封装技术在保持甚至提升组件发电效率方面的巨大潜力。相比之下，那些采用空气填充的组件则表现出较低的效率，进一步突显了液态介质在光学耦合和热管理方面的优势。

组件的长期稳定性和可靠性是其商业化应用的关键。研究团队对采用硅油和酯类油填充的组件进行了严苛的加速老化测试。这些组件在1300小时的湿热测试中表现出了稳定的性能，并且在经历了200次热循环测试后，其性能也未见明显衰减。湿热测试模拟了高温高湿环境对组件的影响，而热循环测试则模拟了昼夜温差变化带来的应力。此外，研究人员还通过电致发光（EL）成像技术对测试后的组件进行了细致的内部结构检查。结果显示，性能最优异的液态填充组件在经过一系列严苛测试后，并未出现新的裂纹或热斑现象，这有力地佐证了液态封装技术在保证组件长期可靠性方面的可行性。相比之下，那些在早期测试中表现出腐蚀或兼容性问题的去离子水和某些乙二醇基液体，则在长时间压力下暴露出明显缺陷，进一步强调了液体选择的关键性。

除了卓越的性能和可靠性之外，液态封装概念最核心的优势，无疑在于其对组件报废处理方式的彻底革新。传统组件在报废时，往往需要经过破碎、焚烧或化学处理等复杂且耗能的步骤，才能尝试回收部分材料。这种方法不仅效率低下，且可能产生二次污染。而液态封装组件则完全不同，研究人员们通过实验展示，这些组件可以仅仅通过切割边缘的密封层，便轻松实现开启。一旦密封层被打开，内部的液体可以被方便地排出，组件中的玻璃、电池片以及内部互连线等关键组成部分，都能够以完整的形态被分离出来。整个过程无需进行耗费巨大的破碎作业，也避免了高温处理，极大地简化了回收流程，降低了回收成本和环境负荷。

这项技术的重大突破在于，它为实现光伏组件的“物质循环”提供了切实可行的途径。在实验中，研究人员们成功地将回收到的玻璃和硅电池片重新用于制造新的光伏组件，并且这些新组件的发电效率与原始组件保持了相似的水平。这意味着，通过液态封装技术，光伏组件中的绝大部分主要部件都能够得到有效的再利用，从而大幅减少对原生材料的依赖。虽然目前聚异丁烯（PIB）密封剂尚未实现重复利用，但这并不影响整体回收效率的显著提升。新媒网跨境认为，这一研究成果清晰地表明，液态封装技术为光伏组件的循环设计提供了一条切实可行的道路，它将组件的竞争性性能与更便捷的拆卸和材料回收能力完美结合，为推动光伏产业迈向真正的可持续发展奠定了坚实的基础。

展望未来，液态封装技术不仅对当前主流晶体硅组件的回收具有颠覆性意义，它对新兴的光伏技术也展现出巨大的应用潜力。例如，对于钙钛矿-硅叠层太阳能电池等前沿技术而言，其对湿气的高度敏感性一直是制约其商业化的关键挑战。而液态封装方案，通过提供一个密闭且稳定的液体环境，有望为钙钛矿层提供优异的防潮保护，从而显著提升这类高效率电池的长期稳定性和可靠性。这无疑为下一代高效光伏技术的发展打开了新的大门。

当然，任何一项创新技术在走向大规模应用之前，都不可避免地需要克服一系列挑战。目前，这项液态封装技术仍处于单电池原型组件的验证阶段，要将其拓展到大型商用光伏组件，并进行户外长期可靠性测试，还有大量的工作需要投入。特别是，液态密封剂与组件材料在各种复杂户外环境下的兼容性，以及长期密封的可靠性，都将是未来研究的重点。不过，现有研究结果已经为我们带来了极大的信心：在不牺牲效率和可靠性的前提下，光伏组件的循环性可以得到显著提升。

新媒网跨境预测，随着全球对可持续发展和循环经济理念的日益重视，以及我国“双碳”目标的深入推进，这种创新型的液态封装技术将吸引更多的关注和投入。它不仅有望大幅提升光伏组件的资源回收率，降低废弃物对环境的压力，更将为构建绿色、低碳的能源体系注入新的活力。这与我们国家倡导的绿色发展理念和社会主义核心价值观高度契合，体现了科技创新在推动社会进步和生态文明建设中的重要作用。在不久的将来，我们或许就能看到采用液态封装技术生产的“绿色”光伏组件，为千家万户送去清洁电力，同时也在其生命周期结束后，悄然回归材料循环的绿色旅程。

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本文来源：新媒网 https://nmedialink.com/posts/liquid-pv-makes-waste-gold-22-6-pct.html