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在新硅锭生产中重复利用报废太阳能电池组件中硅的前景

2025-01-01 11:43

由荷兰应用科学研究组织(TNO)协调的一个研究小组研究了如何将从报废 (EoL) 光伏模块中回收的清洁晶片或晶片碎片重新用于新晶体硅锭的生产,并发现掺镓晶片特别适合此目的。

科学家们解释说,从废弃硅片中提取硅时,应先清除其表面的任何污染物,然后才能将其重新归入高纯度材料类别。该研究的主要作者Bart Geerligs 告诉《光伏》杂志:“主要污染物是掺杂剂、氧、碳,也许还有一些氮。”“我们主要从掺杂剂和电阻率控制的角度来研究这个问题,在有限的范围内也从其他剩余污染物的角度来研究。”

在《光伏进展》杂志发表的一项研究“回收硅太阳能电池作为新硅锭生长原料的潜力”中,研究人员解释说,他们的分析解决了与掺杂剂和杂质相关的潜在技术和经济限制。他们还预计,从 2040 年左右开始,可以回收大量硅,尤其是从 p 型硅片中回收,而硼掺杂和镓掺杂的市场将大致均等划分。

研究小组还创建了一种方法,用于区分 n 型和 p 型组件,以及硼掺杂与硼掺杂或镓掺杂的 p 型面板。例如,它确定,如果组件中的太阳能电池是多晶硅,则它们一定是 p 型 B 掺杂的。“据我们所知,目前还没有基于多晶硅的 n 型组件的商业化生产,”学者们说。

此外,他们还区分了有正面金属化和没有正面金属化的晶圆。他们还表示,除了基于交错背接触 (IBC) 电池技术的模块外,所有模块都应识别电压,并应对所有电池的背面进行目视检查。“检查的原则是,所有工业 p 型 Al-BSF 和 PERC 电池都具有 Al 背面金属化和局部银垫,用于焊接互连带,而工业 n 型电池没有这种组合,”他们指出。

该团队解释说,如果废弃面板上的标签包含有用信息,则可以绕过整个测试方案。“例如,可以记录模块包含 HJT 电池(n 型)或基于 Sunpower 或 Maxeon 等制造商的 IBC 电池,”它进一步解释说。“如果 PERC 模块明显显示生产日期,也会非常有帮助,因为从 2019 年之前开始,这意味着硼掺杂,而 2022 年之后,则意味着硅片中掺杂了镓。”

“该方案将产生三种材料流,” Geerligs说道。“分别是 n 型掺杂电池、p 型掺杂硼电池,以及单晶 PERC 电池流,这些电池可以是掺杂硼的,也可以是掺杂镓的。”

科学家们得出结论,重新使用 p 型晶片作为新 p 型锭的原料在经济上不可行,因为 n 型电池现在是主导技术。

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