一文读懂光伏组件回收再利用
信息来源：晶格光伏(本文由“ZPVA光伏新材料”整理后发布，转载请注明出处)
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北京国化新材料技术研究院拟于2024年6月11-12日在上海举办“2024光伏新材料产业技术交流会暨硅泥绿色循环技术交流会”（点击链接查看会议详情）
本次会议以“向阳而生·光耀新材”为主题，重点围绕退役光伏组件及硅泥回收再利用、光伏胶膜、光伏背板、光伏胶、光伏边框、导电银浆、光伏减反膜液等进行深度讨论。本次会议免收注册费。
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光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。在光伏组件产业链中，上游产业主要包括光伏组件原材料、光伏组件设备，中游产业主要为组件制备，下游产业主要包括集中式光伏电站、分布式光伏电站、光伏交通等应用领域。
一般而言，光伏组件的寿命在25年左右。光伏组件除了玻璃和铝等可回收的材料外，还有硅、EVA 胶、氟等可利用资源，还含有少量的银、镓、碲、铟等稀有金属，具有极大的回收价值。
光伏组件的主要结构可分为五个部分：金属外框、钢化玻璃、晶体硅片、背板、EVA。其中玻璃占整个光伏组件质量的 68%，铝边框占 17.74%，硅片占 3.46%，三者占比超过了总质量的 88%。
现阶段，国内外光伏市场仍以晶硅光伏组件为主导，光伏组件回收处理技术的开发也主要围绕晶硅光伏组件展开。
01
光伏组件回收处理技术
现今较为成熟的废旧晶体硅光伏组件回收处理技术主要包括物理法、化学法和热处理法。
一、物理法
俗称机械法，指将晶体硅光伏组件中可会回收再利用的部分通过机械设备将其切割成小块或研磨成小颗粒后，通过筛分不同直径的颗粒，对含有 EVA 的部分进行热处理再进行回收，该方法一般需要先将铝边框拆除后进行。机械法的优点在于回收所需的成本非常低，回收过程中不使用化学试剂，污染小，能有效回收光伏组件中的玻璃、硅和部分金属，尤其对于玻璃的回收率极高。但缺点也同样明显，其能够回收的成分很有限，硅和稀有金属并未被有效的回收。
二、化学法
此方法的原理是利用了 EVA 在化学试剂中会氧化和分解的特点。通过将层压片浸入化学溶剂中以实现层压件的分离。在化学溶解方法中，硅的回收率和再利用率通常是可以高达 90%以上，与此同时该方法可以获得完整的硅片。在废旧晶体硅光伏组件的工业回收中，通常将光伏组件置于 80℃的条件下的三氯乙烯中溶解 10 天，可达到不伤害晶体硅片的回收效果。
化学法的优点在于，提取出来的硅和各种金属的纯对都很高，可直接运用到新产品的加工中，极大的提高了产品的价值。缺点是在溶解过程中，消耗的化学试剂量过多，且反应速度较慢，同时，此过程中产生的废液如果不妥善处理，将会对环境造成很大的危害。
三、热处理法
热处理法通常指在加热条件下，对光伏组件中的 EVA 进行软化、剥离或者分解从而达到分离玻璃，晶体硅板和盖板的目的的方法。热处理法又分为低温热处理法和高温热处理法。
低温热处理法是利用了 EVA 在达到一定的温度时会软化易剥离这一原理。这种方法优点为分离盖板玻璃和 EVA 比较简单，缺点是 EVA 不能彻底被分离，会有一部分 EVA 残留在玻璃和晶体硅板表面，去除率不高。
高温热处理法则是利用了 EVA 在高温下会分解的特性，从而达到去除 EVA 的目的。高温热处理法可分为有氧热处理法和无氧热处理法。这两种方法对 EVA 的去除率都非常高，都达到了 99%以上，目前已被部分企业应用到了实际的处理过程中。不过在使用高温热处理法时，一定要保证光伏组件受热均匀，否则若造成局部过热，将会导致光伏组件内部的晶体硅板碎裂，从而降低完整晶体硅板的回收率。
四、硅的再生利用途径
通过特殊工艺回收的完整硅电池再经化学纯化，其晶硅厚度、电阻率、载流子寿命等指标均与标准商业硅晶组件相似。废晶硅通过掺杂磷、锗等元素改性，也可应用于热电组件。硅阳极理论容量为4200 mAh/g，被认为是取代石墨（372 mAh/g）的最佳储能材料。通过球磨将硅纳米化，同时掺杂石墨等材料可用于制备电池电极。硅的纳米化是保证良好电池循环寿命的关键，硅尺寸是硅基阳极电化学性能的决定性因素。同时，晶硅太阳能电池中Al、Ag的不完全去除将影响硅的纳米化，对再生硅阳极性能也将产生影响。
02
我国光伏组件回收政策
我国光伏组件回收政策早见于2017年12月工信部、科技部2017年第61号令《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》，“废晶体硅太阳能电池板资源回收成套装备”列入其中。近两年，我国光伏组件回收的支持政策及管控政策数量增多、力度加大。我国光伏组件回收的主要政策有：
2024年3月17日，国家发展和改革委员会发布了《节能降碳中央预算内投资专项管理办法》，主要内容：支持园区循环化改造、国家“城市矿产”示范基地和资源循环利用基地等升级改造，支持规模化规范回收站点和绿色分拣中心建设，以及废钢铁、废有色金属、废玻璃、废橡胶、废旧汽车、废旧电池、废弃电器电子产品、废旧纺织品、退役风电光伏设备等废弃物循环利用。支持退役设备再制造；
2024年3月13日，国家发改委提出了《关于2023年国民经济和社会发展计划执行情况与2024年国民经济和社会发展计划草案的报告》，主要内容：针对退役光伏组件、风电机组叶片等新兴产业固废，探索规范回收以及可循环、高值化的再生利用途径；
2024年1月29日，国家发展改革委等部门发布了《重点用能产品设备能效先进水平、节能水平和准入水平（2024年版）》，主要内容：统筹推进更新改造和回收利用。各地区要积极开展能效诊断，实施产品设备能效普查，推动相关企业实施产品设备更新改造，鼓励更新改造后达到能效节能水平，并力争达到能效先进水平。深入开展企业回收目标责任制行动，加强废旧工业设备、家电产品、光伏设备等回收利用，实现废旧产品设备规模化、规范化、清洁化再生利用；
2023年4月1日，国家标准委联合国家发展改革委、工业和信息化部等部门发布了《碳达峰碳中和标准体系建设指南》，主要内容：光伏发电领域重点制修订太阳能资源监测、评估以及辐射预报预测等技术标准，高效光伏电池、组件及关键材料、电气部件、支撑结构关键产品的技术要求、阻燃耐火性能要求、检测方法和绿色低碳标准，光伏组件、支架、逆变器等主要产品及设备修复、改造、延寿及回收再利用标准；
其他回收政策详见以下报道：《29项！2022年-2024年4月退役光伏组件回收再利用政策合集》
03
光伏组件回收面临的瓶颈
但从目前来看，光伏回收利用还面临着许多难题，包括寿命评估问题、技术攻关问题、回收流程问题、回收效率问题、利用场景问题等，而其中最关键的，则是经济性问题。
如果按照市场规模看，光伏组件回收市场的体量和潜力都很可观。根据中国物资再生协会风光设备循环利用专业委员会发布的《中国风电光伏设备循环利用产业发展报告》，预计到2040年，光伏组件回收市场规模就能达到1000亿元级别。但对于这片“千亿蓝海”，目前有意愿又有能力的参与者并不多，最主要的原因是成本过高但盈利空间不大。尤其是我国光伏装机地理分布比较分散，也尚未形成业主委托—进场施工—回收处置的产业链条和完善流程，再加之技术、责任分摊等问题，都大幅推升了这门生意的成本。而从回收业务的收入和循环利用的收益来说，目前尚未体现出明显的经济价值，电站业主、运营商对此的重视程度也自然相对较弱。
04
光伏组件回收市场的未来
目前，从全球范围来说，光伏组件回收利用尚未进入商业化阶段，实现盈利的案例也较少（欧盟有机构、企业实现盈利，但市场环境与中国相差较大），国内不少企业还是寄希望于技术突破、政府补贴来推动解决相关问题。
根据国际能源署预测：到2030年，全球退役光伏组件总量将达到800万吨，中国光伏组件累计退役量将达到150万吨。退役光伏组件中，铝边框、钢化玻璃、晶硅电池片、背板、EVA封装胶膜等可再生结构组成的占比超过90%。
按照当前各类可再生资源价格估算，2030年国内退役组件回收创造的市场规模将超过50亿元。随着大宗金属价格的不断上涨，光伏组件回收利用价值潜力可观。
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1、6月11-12日 | 2024光伏新材料产业技术交流会暨硅泥绿色循环技术交流会