（来源：中国化工信息周刊）

关键词 | 光伏废碱  回收再利用共 2623 字 | 建议阅读时间 6 分钟

在光伏产业链中，碱性溶液主要用于光伏电池和光伏玻璃的生产环节。与造纸、化工等行业产生的高污染、高杂质废碱相比，光伏行业的废碱虽然浓度较低，但由于其相对干净、杂质含量低，具有一定的回收潜力，因此在环保和资源循环利用领域的关注度不断上升。本文将探讨光伏行业废碱的回收现状与挑战。

一、光伏产业链中的用碱和废碱产生情况

在光伏组件的生产过程中，光伏电池片和光伏玻璃均需要使用碱性溶液。在光伏电池片的生产过程中，碱性溶液主要用于粗抛、制绒和清洗环节，其中涉及NaOH溶液。在光伏玻璃生产过程中，碱性溶液主要用于助熔、清洗、蚀刻环节，但是使用的为纯碱以及弱碱性溶液而非NaOH，主要原因是纯碱可以降低熔融反应温度，弱碱性溶液不会对玻璃表面造成损伤。

在光伏电池片的制造工艺中，表面处理是决定电池最终光电转换效率的关键环节，光伏电池片PERC、TOPCon技术为主要用碱环节。其中，湿法制程，特别是以氢氧化钠（NaOH）为核心的碱处理步骤，贯穿了从初步整平到最终织构化的全过程，对硅片表面质量与光学性能起着奠基性作用。粗抛工艺利用高浓度NaOH溶液快速剥离硅片表面的切割损伤层，为后续精密加工提供平整基底。随后的清洗与制绒环节，则需在去除有机污染物与形成高效陷光结构之间取得精细平衡，此时NaOH的浓度、配比及工艺顺序成为控制反应动力学与表面形貌的核心参数。研究表明，NaOH浓度在此过程中存在一个优化的“窗口”，其微小波动即会显著影响腐蚀速率与金字塔结构的完整性，进而影响电池的吸光能力。

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粗抛环节

粗抛是光伏电池片制绒工艺的第一步，通常使用8%-10%的NaOH溶液。在此过程中，NaOH溶液的强碱性能快速去除硅片表面的切割损伤层，恢复硅片的表面质量，为后续的制绒和其他处理工艺提供基础。粗抛工艺的高效性要求NaOH溶液浓度较高，能够在较短时间内完成反应。

粗抛环节产生的废碱在光伏行业业内通常被称作“浓碱”，通常PH值＞12，碱含量浓度为1%-4%不等。废碱产量通常与电池片产量挂钩，企业每年每生产1GW电池片，会产生约1500-1800吨浓废碱。2024年，中国PERC和TOPCON电池片产量约240GW，行业浓废碱产量约为40万吨。

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清洗与制绒环节

在清洗环节，NaOH溶液通常与过氧化氢（H₂O₂）或臭氧（O₃）共同使用，用于去除硅片表面的杂质，为后续工艺提供干净的表面。这一过程有助于去除切割过程中残留的有机污染物，确保硅片表面的质量。尽管在此环节中NaOH溶液的浓度较低，但其在清洗过程中发挥着不可或缺的作用。

制绒的目的是通过腐蚀硅片表面，形成金字塔状微结构，从而减少光的反射并增加光吸收率，提高光电转化效率。在单晶硅制绒环节，要求通过化学腐蚀方式使硅片表面形成小且均匀的金字塔结构，从而降低反射率、增强光吸收，而NaOH浓度对单晶硅制绒的反应速率和表面形貌有显著影响。随着NaOH浓度的增加，硅片的腐蚀速率上升，同时金字塔的角锥度也会发生变化。有研究表明，当NaOH浓度低于1.5%或高于4%时，可能会破坏金字塔结构（使金字塔尺寸过小或过大），而在1.5-4%之间，增加NaOH浓度会略微提高反应速率。

以晶澳太阳能公开专利的单晶硅的制绒环节为例，在此环节，厂家最先使用的是NaOH-H₂O₂体系，在技改后加入了HCI-O3体系。首先采用双氧水和氢氧化钠、臭氧和盐酸进行预清洗，为了获得较理想的表面反射率，再采用碱腐蚀法对单品硅表面进行腐蚀，使单晶硅表面形成一层单晶硅绒面用于减少反射，碱腐蚀液采用1.24%的NaOH溶液，经过约7分钟后即在硅片表面形成一层绒面，最后从碱液中取出后进行清洗。碱制绒、酸洗/水洗的具体顺序为：清洗（NaOH-H₂O₂）、水洗、清洗（HCI）、水洗、碱制绒水洗、清洗（NaOH-H₂O₂、HCI-O3）、酸洗（HCI+HF）、水洗、慢提拉、烘干。

在清洗和制绒环节产生的废碱通常被称作“稀碱”，废液中NaOH溶液的浓度普遍小于1%，PH值＜12，废碱液中主要包含水分和少量的杂质，这些废碱液的回收价值有限。每年每生产1GW电池片，会产生约3000-3600吨稀废碱。2024年，中国光伏电池片行业稀废碱产量约为80万吨。

二、光伏企业的废碱处理情况

光伏企业通常会将废碱自处理。由于有些生产环节需要氢氟酸进行清洗和蚀刻，因此废碱主要用于中和生产过程中产生的废酸。这些酸碱混合废水由企业自建的废水处理站进行初步处理，处理后会根据相关排放标准，将合格的废水排放到附近的污水处理厂，或者在达到排放标准后直接排入周围河流。

废碱溶液中杂质整体较少：含氟量较低，只需要调简单过滤处理；双氧水需要加热分解，处理相对简单；硅杂质通常使用沉淀法活膜过滤进行分离；表面活性剂技术进步后，引入的COD（需要被氧化的还原性无机物和有机物所消耗的氧当量）持续降低，在废水中不需要额外处理。由于杂质处理简单，而外送处理废碱的成本较高，企业更倾向于自用中和废酸，避免额外开销。

仅有少数光伏电池头部企业在废液回收系统中设有专门的废碱回收装置。例如，某企业的废液回收系统能够在废液中途阶段提取出废碱，回收的废碱经过初步浓缩和净化后，将浓度提升到10%左右被重新利用，用于后续的生产工艺，或者作为清洗、去污等环节的补充用碱。

化信观点

尽管光伏行业的废碱液在杂质含量上相较于传统造纸及化工行业更少，但废碱回收过程中依然面临诸多挑战，特别是废碱液浓度较低以及企业内部废碱回收设施的不足，限制了回收效率和成本控制。光伏企业目前对废碱回收的驱动力较弱，主要由于废碱的回收利用尚未被纳入其核心生产环节。

随着环保政策日益严格，尤其是消费电子行业在环保方面对含氟化学品的限制趋严，未来废碱回收的潜在机会将逐步显现。许多企业考虑不再使用含氟化学品，这不仅减少了氟化废水的生成，也为废碱的回收和再利用提供了新的市场机遇。这一趋势可能会为光伏行业提供外部推动力，促使其逐步加强废碱回收技术的研发和系统建设。

未来，随着环保要求的不断提高和资源循环利用需求的增长，光伏企业或将更为重视废碱的回收与再利用，特别是在新厂建设时，将废碱回收作为必不可少的环节进行规划。通过引入先进的回收技术，降低回收成本，提高废碱回收率，光伏企业不仅能有效提升资源利用效率，还能实现更高的环保标准，符合未来的行业发展趋势。在这一过程中，废碱的回收与再利用或将成为光伏行业可持续发展的一项重要举措。