[发明专利]一种利用废旧光伏组件回收硅制备纳米硅粉的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧光伏组件回收硅制备纳米硅粉的方法，属于光伏组件资源化回收利用领域。包括以下步骤：(1)将废旧光伏组件拆解分离出硅片；(2)将硅片粉碎成为粒径1mm以下的硅粉；(3)将硅粉用气体输送进入热等离子体反应器；(4)硅粉在热等离子体区域内形成纳米硅粉；(5)纳米硅粉随气流进入产物收集系统。本发明具有以下有益技术效果：本发明使废旧光伏组件中的硅片得以资源化利用，同时得到的纳米硅粉具有纯度高、粒度细、分布均匀、球形度好、分散性好的优点，杂质金属原子与硅原子相结合避免了杂质金属对应用性能的影响，因此能够满足锂离子电池负极材料领域的性能要求。

技术领域

本发明属于光伏组件资源化回收利用领域，涉及一种废旧光伏组件回收的方法，尤其涉及一种利用废旧光伏组件回收硅制备纳米硅粉的方法。

背景技术

空前的能源和环境危机严重制约着国民经济的发展，新能源科学技术及相关产业应运而生及快速增长，有效缓解了诸多社会难题。太阳能作为资源最丰富的可再生能源，是我国能源战略发展的重点，2018年我国光伏发电累计装机容量超过170GW，同比增长34.0％。

新能源产业的发展在缓解能源环境问题的同时也会给环境带来一定的负担。伴随着新能源产业快速增长和应用积累，前期建设项目将逐步进入大规模报废回收期。太阳能电池的寿命周期一般为25年左右，根据中国可再生能源协会对太阳能电池废弃量的预测和推算，太阳能电池固体废弃物也将在2020年以后出现大幅度增长，预计到2034年，光伏组件的累计废弃量将达到近60GW。到2050年全球累计光伏废弃物将超过7800万吨，回收市场市值超过150亿美元。

晶硅太阳能电池光伏系统包含硅、铝、银、铜、玻璃和塑料等材料，其中，电池的主要部分——硅具有很高的回收价值。

目前废旧光伏组件回收利用技术包括组件修复法、物理拆分法、酸溶解法、热处理法等，回收各类组分再进入相应的回收程序。电池片在热处理过程中容易破碎，主要原因是在热解过程中受热膨胀，对电池片产生作用力，越薄的电池片就越容易受力破碎。按照目前的技术水平，完整回收硅片还很难实现。

针对上述废旧光伏组件回收现状，需要提出切实可行的回收破碎硅片的工艺方法和利用途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用废旧光伏组件拆解出来的破碎硅片制备纳米球形硅粉的方法。该方法工艺流程短、环境污染少、产品质量高，纳米球形硅粉中的氧含量和活性金属含量获得很好的控制，满足锂离子电池负极材料的使用要求。本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种利用废旧光伏组件回收硅制备纳米硅粉的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧光伏组件拆解分离出硅片；

(2)将硅片粉碎成为粒径1mm以下的硅粉；

(3)将硅粉用气体输送进入热等离子体反应器；

(4)硅粉在热等离子体区域内形成纳米硅粉；

(5)纳米硅粉随气流进入产物收集系统。

步骤(1)中，光伏组件进行拆分可以使用现有技术，包括物理拆分、酸溶拆分、火法拆分及上述拆分方法的组合技术。

步骤(2)中，用于粉碎分离出的碎硅片的机械设备包括破碎机和球磨设备，必要时可以进行多级粉碎。