太阳能板回收蕴藏大商机，产业进入爆发前夕

撰文 | 小博

编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第207篇原创

环球零碳

碳中和领域的《新青年》

太阳能光伏发电，全球都处于蓬勃发展阶段。但光伏组件退役后，将在未来数十年带来大量电子垃圾，一些企业已准备好从废弃太阳能板中回收“炼金”，从中寻求商机。

根据国际能源署（IEA）的数据，全球光伏装机容量从2000年的 1.4GW增长到2020年的 760GW，太阳能发电目前占世界电力的近 4% 。

但专家表示，低碳电力的这种惊人增长也是一颗定时炸弹。

超过 90% 的光伏(PV)面板依赖晶体硅，使用寿命约为 30 年。预测表明，到2030年，这些面板中的800万吨将达到其使用寿命，预计到 2050 年这一数字将达到 8000 万吨。2050年，中国废弃光伏组件将达到2000万吨。

但是今天回收这些单元的技术效率低下，也很少部署。

图说：到2050年，全球太阳能装机容量预计将增长到4.5太瓦，但这将造成越来越多的光伏废物负担，到同年可能达到8000万吨。

来源：Nat. Energy 2020, DOI: 10.1038/s41560-020-0645-2.

这是一个巨大的问题。光伏板含有铅等有毒物质，会造成环境污染，但许多光伏板退役后被倾倒在垃圾填埋场。它们还包含有价值的材料，可以重复使用来制造新的太阳能电池，但今天这些资源大多被浪费了。

华尔街日报有一篇报道认为，太阳能板的使用年限通常为25年至30年。当前服役中的多数太阳能板还能使用多年，少数毁损或年久失修的废板则被送往垃圾场。专家表示，目前废弃太阳能板数量偏少，代表要从废板回收取得玻璃、铝、铜、硅、银及铅尚未成为一门有利可图的生意，但随着太阳能发电快速成长，情势可望改变。

彭博新能源财经（BNEF）估计全球废弃太阳能板数量，可望从2021年的3万吨，2035年提升至逾100万吨，2050年将突破1000万吨。

国际再生能源总署（IRENA）也预估，从废弃太阳能板回收的材料总价值，到2030年将达4.5亿美元，2050年前攀抵150亿美元。

来源：guardian

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回收面临哪些挑战

当然，太阳能板回收也面临很多挑战，包括标准和法规的遵循，回收技术的难度，成本的核算等。

但如果不回收，太阳能的“绿色”声誉也就不复存在了。

即使在欧洲和美国等发达国家，也面临很多回收障碍。比如在美国，没有强制回收光伏的联邦法规，根据美国国家可再生能源实验室（NREL）的数据，美国只有不到 10% 的退役面板被回收。

即使在立法要求光伏回收的欧盟，许多废物处理设施也只是收集铝框架和玻璃盖等散装材料，这些材料占硅面板质量的 80% 以上。剩余的物质通常会被焚烧，即使它含有银、铜和硅等元素，这些元素加起来占硅面板材料货币价值的三分之二。

美国国家可再生能源实验室表示，在美国回收一个硅光伏组件的成本约为15至45美元，但将其倾倒在垃圾填埋场只需1至5美元。因此，用更便宜的工艺，从光伏废物中提取更多有经济价值的回收物，以及对垃圾填埋的更多限制——可能有助于回收利用。

图说：左图为太阳能板按照质量的构成情况，右图为按照价值的构成情况。玻璃和铝等大宗材料占硅光伏电池质量的80%以上。但电池材料价值的三分之二来自银、硅和铜。

来源：Martin Bellman/Icarus

太阳能板回收另一个挑战是组件的复杂性。

硅光伏板有数千种型号，但它们通常具有相同的基本设计。太阳能电池包含铝、硅和银线的三明治。多个电池通过用锡和铅焊接的铜线连接成模块。这些模块封装在胶状聚（乙烯-共聚醋酸乙烯酯，EVA）层中，覆盖有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚（氟乙烯，PVF）的背板，顶部有玻璃，并被包围由铝制框架。然后将模块连接成全尺寸面板。

这种坚固、防风雨的设计使模块可以运行数十年，但也使它们很难拆卸。

卸下铝框架和电气接线盒是很容易的部分，很多光伏回收都停在那里。

但将玻璃盖从下面的太阳能电池中分离出来比较棘手，因此回收商通常只是将这部分切碎并将受污染的玻璃作为低价值颗粒或碎玻璃出售。更具挑战性的仍然是从电池中分离银和其他金属以回收干净的硅晶片。

目前还没有商业回收过程可以从光伏面板中回收所有这些有用的材料，而且对于实现这一目标的最佳方式也没有达成共识。今天拥有的回收技术仍然很初级。

02

欧盟经验值得学习

中国是光伏回收领域最大的未知数，拥有全球近三分之一的工作光伏容量，其中大部分位于偏远的西北部，因此收集和再处理报废光伏组件的成本很高。目前中国还没有关于光伏电池板回收利用的政策或法规，只是出台了一些指导性文件。

比如，今年2月，国家工信部等八部门联合印发的《加快推动工业资源综合利用实施方案》明确提出，推动废旧光伏组件、风电叶片等新型固废综合利用技术研发及产业化应用。

过去数年，韩国、日本和来自欧盟的一些国家在光伏组件回收产业化问题上布局较早。

值得借鉴的是，欧盟于2014年正式将光伏组件纳入“报废电子电气设备指令”，还通过“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”回收组织负责处理废旧光伏组件。

2017年，又进一步颁布了针对光伏组件回收的欧盟标准，并建设了化学法示范线和物理法/化学法综合示范线。

欧盟还通过资金支持，来鼓励废弃光伏面板回收技术的创新。

比如，在840万欧元的欧盟资金支持下，Photorama 财团将建造一个自动化试验设施来拆卸光伏面板，回收超过 98% 的质量，并将这些材料加工成纯度超过 98% 的材料。

第二个项目ReProSolar，从欧盟获得了480万欧元，用于建立一个试点回收工厂，到 2023 年每年可处理 5000 吨太阳能电池板。主要合作伙伴之一是 ROSI，它使用温和的碱从电池中去除银——不是通过溶解金属，而是轻轻地蚀刻掉银线周围的硅，这样银线就可以完整地取回。

ROSI 还参与了名为 Icarus 的第三个财团，该财团拥有 1000 万欧元的欧盟资金，用于重复利用能源密集型晶圆生产过程中的切口和其他废物。ROSI 正在开发一种化学工艺，将切缝转化为 4-5N 硅，以取代西门子工艺中的 2N 冶金级硅。

Icarus 的协调员Martin Bellmann 表示，如果 Icarus 和其他欧洲项目能够从光伏废料中提取有价值的材料，这将有助于吸引更多公司在欧洲建立硅和光伏制造厂，并重建欧洲光伏制造业的雄心壮志。

西班牙电力公司Iberdrola也开始连手废弃物处理业者，准备应对接近2030年时太阳能废板数量激增的情形，同时考虑设立新公司，处理废板回收业务。

Iberdrola认为，当西班牙废弃太阳能板的数量，从当前不到2000吨增加到逾1万吨时，可望在当地催生出有利可图的太阳能废板回收产业。并预估，转折点可望落在2027年或2028年。

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参考资料：

[1]https://cen.acs.org/environment/recycling/Solar-panels-face-recycling-challenge-photovoltaic-waste/100/i18

[2]DOI:  10.1016/j.resconrec.2020.105241

[3]中证报：光伏组件“退役期”将至 建立回收体系迫在眉睫

[4]中国电力网：光伏绿色链条“最后一公里”：光伏组件回收产业进入爆发前夜

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