行业领域

新材料技术,节能环保产业,制造业

需求背景

《“十四五”现代能源体系规划》指出：世界能源转型已经由起步阶段向加速期过渡，全球能源和工业体系快速重构，光伏太阳能成为助力世界各国实现碳中和目标的重要途径。根据国际能源署（IEA）发布了2021年全球光伏报告显示：截止2021年底，全球光伏发电累计装机容量超过942GW；我国光伏发电累计装机规模达306GW。国际可再生能源机构（IRENA）预测：从2025年起我国开始产生大批量的退役光伏组件，至2030年，废弃光伏组件将达到150万吨左右，在2050年将达到2000万吨。

欧盟、美国、日本和韩国等在废弃晶硅光伏组件的核心处理技术上起步较早，国际上关于废弃晶硅光伏组件处理技术研究主要分为物理法和化学法两类技术路线。大多研究机构以物理法为主，直接将光伏组件整体破碎，再筛分碎玻璃；意大利罗马大学采用两次机械破碎法，比利时BP Solar公司、日本新能源产业技术综合开发机构、韩国化学技术研究所等采用硝酸或三氯乙烯、甲苯溶解EVA膜，再对拆解所得电池片用特定化学试剂溶解其上铝、银、氮化硅减反层和pn结，并结合选择浸提、电镀等工艺实现对金属和硅的分离与纯化。晶硅光伏组件处理的机械破碎、刀具剥离等技术有环保优势，但组分分离效率不高；热解、酸解、浸提等技术有效率优势，但能耗高并伴随气液二次污染。

尽管国外已初步形成行业政策和部分示范产线，但现部分组件回收技术存在成本偏高、效率较低、带来环境二次污染等问题，因此目前技术的难点仍聚焦于既要提高组件拆解、回收效率，又须兼顾绿色环保特性。国内目前对晶硅光伏组件的分离处理主要包括物理法、化学法、高温热解法三个方向。英利集团等单位自2010年开始研究组件回收关键技术，重点研究以物理法为主的绿色环保拆解分离技术，10多年来进行了大量实验探究和验证，获授权国家专利20余项，涵盖光伏组件回收方法、装备及关键技术等，该团队已经初步搭建了光伏组件实验室回收平台。中科院电工所重点研究目前行业内新型结构电池组件的回收关键技术、回收标准体系及产业政策，以支撑组件回收产业的可持续发展。中国环境科学院、晶科能源、天合光能等单位也在开始研究组件回收相关技术，主要研究高温热解法分解EVA、背板等有机物，进而将电池片浸于碱液，可得到玻璃、硅片和含银溶液。对比国内外现有技术，英利集团开展的物理法为主的光伏组件回收方法，成本低、效率高，并且不会产生二次环境污染，适合后续量产和大规模推广。因此，英利集团将依托前期工作基础，开发一套灵活、可靠的关键技术和设备，解决新能源、节能环保、组件处理领域这一“卡脖子”技术。

需解决的主要技术难题

 本项目需要开展物理法的废弃晶体硅光伏组件玻璃与聚合物低损拆解关键技术及装备的研究。研究开发出压力、射频能场、温度等对玻璃及聚合物界面相变的调控方式，获得优化的解粘合参数；开发精密拆解技术、装备及控制系统，实现低损剥离组件边框和玻璃。研究高温环境下玻璃与聚合物封装界面的形变、应力变化特性，获得温度、磨具结构、破碎强度等对解封装效率的影响方式和优化参数；开发玻璃与聚合物分离工艺及关键装备，实现玻璃与聚合物的绿色拆解。

1、有机粘结聚合物结构与表面粘结特性演化及解粘结机理研究实现已固化高粘结强度有机聚合物的解粘结是高效拆解组件构成部件和高效分离组分材料的基础。通过研究有机粘结聚合物的高温冲击（热）、研磨（力）处理过程，揭示有机聚合物特性演化及解粘结机理，此理论可指导拆解处理过程中对有机聚合物的界面特性进行调控，弱化或消除有机粘结聚合物与其它材料的结合力度。

2、光伏组件材料（有机聚合物/玻璃）低损高效分离关键技术有机聚合物/玻璃的环保分离技术属于本项目的关键技术，基于不同材料的物性差异，研究拆解不同规格组件玻璃低损分离等问题。研究有机聚合物/玻璃低损高效分离关键技术和关键装备。

期望实现的主要技术目标

达成以下技术指标：

1、自动化拆框装备主要功能：

处理能力不低于25MW/年，拆解速度：≤***分钟/块（拆解同时上下料，拆解含上下料传送时间总体不超过2分钟/块）；依据不同规格光伏组件，拆框行程可以手动或自动调整；电源要求：AC380V 50Hz；室内应用；常温；四季自然湿度。

2、智能化玻璃分离装备处理能力：

不低于25MW/年，分离节拍≤3分钟/块；分离玻璃精度：玻璃质量回收率≥92%；玻璃表面EVA残留率≤10%；电源要求：AC380V 50Hz；室内应用；常温；四季自然湿度。

3、知识产权和人才培养成果

申报专利以国家知识产权局受理通知书为准，申请专利≥2项；培养骨干科研人员4/名。

需求解析

解析单位：河北省保定市 解析时间：2023-12-20

涂媛

保定市知识产权协会

部长

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题: 1、有机粘结聚合物结构与表面粘结特性演化及解粘结机理研究实现已固化高粘结强度有机聚合物的解粘结是高效拆解组件构成部件和高效分离组分材料的基础。通过研究有机粘结聚合物的高温冲击（热）、研磨（力）处理过程，揭示有机聚合物特性演化及解粘结机理，此理论可指导拆解处理过程中对有机聚合物的界面特性进行调控，弱化或消除有机粘结聚合物与其它材料的结合力度。 2、光伏组件材料（有机聚合物/玻璃）低损高效分离关键技术有机聚合物/玻璃的环保分离技术属于本项目的关键技术，基于不同材料的物性差异，研究拆解不同规格组件玻璃低损分离等问题。研究有机聚合物/玻璃低损高效分离关键技术和关键装备。

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