截至2021年底,国内基于化学法和物理法的分别代表不同技术路线的首条示范线在上饶和保定建成。其中化学法的晶硅光伏组件环保处理示范线,产能超过12 MW/年,突破了电池/玻璃低损拆解技术和装备,实现总质量回收率92%、银/硅/铜回收率95%/95%/98;物理法的晶硅光伏组件环保处理示范线,成功研制组件拆解、组分静电分离核心装备,实现总质量回收率99.7%、银/硅/铜回收率达到94.3%/97.7%/97.1%,产能超过10 MW/年。
光伏组件材料包含玻璃、硅、银、铜、铝等有价值组分,大部分物质通过适当回收,实现循环再利用,可有效缓解生态环境压力、降低光伏全产业链能耗等指标,进一步优化光伏组件全生命周期的绿色节能特性。因此,随着全球光伏从补充能源走向替代能源,进而成为主力能源的趋势越来越明显,随之而来的,光伏组件的回收与无害化处理也是全球面对的急迫问题。
国际可再生能源署(IRENA)的一项研究证实:到2050年,世界范围内报废的光伏电池板数量将达到数千万吨(特别是在中国、美国、日本、印度和德国)——回收后价值将超过150亿美元。
仅在中国,2020年废弃的光伏组件就将达到2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。
硅具有优良的半导体电学性质。禁带宽度适中,为1.12电子伏。载流子迁移率较高,电子迁移率为1350厘米2/伏·秒,空穴迁移率为480厘米2/伏·秒。本征电阻率在室温(300K)下高达2.3×105欧·厘米,掺杂后电阻率可控制在104~10-4 欧·厘米的宽广范围内,能满足制造各种器件的需要。硅单晶的非平衡少数载流子寿命较长,在几十微秒至1毫秒之间。
热导率较大。化学性质稳定,又易于形成稳定的热氧化膜。在平面型硅器件制造中可以用氧化膜实现PN结表面钝化和保护,还可以形成金属-氧化物-半导体结构,制造MOS场效应晶体管和集成电路。上述性质使PN结具有良好特性,使硅器件具有耐高压、反向漏电流小、、使用寿命长、可靠性好、热传导好,并能在200高温下运行等优点。
硅单晶主要技术参数有导电类型、电阻率与均匀度、非平衡载流子寿命、晶向与晶向偏离度、晶体缺陷等。
导电类型 导电类型由掺入的施主或受主杂质决定。P型单晶多掺硼,N型单晶多掺磷,外延片衬底用N型单晶掺锑或砷
电阻率与均匀度 拉制单晶时掺入一定杂质以控制单晶的电阻率。由于杂质分布不匀,电阻率也不均匀。电阻率均匀性包括纵向电阻率均匀度、断面电阻率均匀度和微区电阻率均匀度。它直接影响器件参数的一致性和成品率。
生产电子器件用的硅单晶除对位错密度有一定限制外,不允许有小角度晶界、位错排、星形结构等缺陷存在。位错密度低于 200/厘米2者称为无位错单晶,无位错硅单晶占产量的大多数。在无位错硅单晶中还存在杂质原子、空位团、自间隙原子团、氧碳或其他杂质的沉淀物等微缺陷。微缺陷集合成圈状或螺旋状者称为旋涡缺陷。热加工过程中,硅单晶微缺陷间的相互作用及变化直接影响集成电路的成败。
硅是地壳上丰富的元素半导体, 性质而工艺技术比较成熟,已成为固态电子器件的主要原料。为适应超大规模集成电路的需要,高完整性高均匀度(尤其是氧的分布) 的硅单晶制备技术正在发展。虽然在超速集成电路方面砷化镓材料表现出的性,但尚不可能全面取代硅的地位。硅材料在各种晶体三极管、尤其是功率器件制造方面仍是主要的材料。无定形硅可能成为同单晶硅并列的重要硅材料。无定形硅和多晶硅太阳电池的成功将使硅材料的消耗量急剧增加。