到2034年報廢組件累計達60GW 回收不是小事

:近年來，我國光伏事業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，雖然目前國內(nèi)光伏組件的廢棄量不大，但如果按照目前市場上光伏組件標稱的25使用壽命來估算，到21世紀中期光伏組件的報廢量將必然會出現(xiàn)激增，據(jù)估算到2034年累計廢棄量將達到近60GW，如果這些組件處理不當也將給環(huán)境、社會帶來負擔，從而使原本“綠色”的初衷變得不再“綠色”。

大規(guī)模應(yīng)用生產(chǎn)光伏組件，已經(jīng)大幅度增加一些稀有金屬的應(yīng)用。比如晶體硅電池的電極制備需要消耗銀，碲化鎘、銅銦鎵硒、砷化鎵等材料。這些材料在其他尖端技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用前景，已被作為戰(zhàn)略性材料受到重點關(guān)注。如果這些材料沒有得到恰當?shù)幕厥张c循環(huán)利用，將會造成極大的浪費。

1.光伏組件回收標準

(1)歐洲

ISO，IEC暫時都沒有專門針對光伏組件回收再利用的國際標準。

2012 年最新修訂的《歐盟廢棄電子電器產(chǎn)品管理條例》(WEEE)率先將太陽能光伏組件納入管理范圍。要求2019年以前電子產(chǎn)品回收率需要達到85%以上，其中材料的再循環(huán)率要達到80%以上。

(2)日本

2000年4月日本太陽能發(fā)電協(xié)會(JPEA)組建了太陽能電池循環(huán)再利用實施小組。

2004 年底日本全國發(fā)行《關(guān)于太陽能電池類物品廢棄處理的法律事項》;

(3)中國

尚未有光伏組件回收再利用的相關(guān)標準，僅有一本國家標準《光伏組件回收再利用通用技術(shù)要求》已經(jīng)立項，但尚未編寫完成。

2.光伏組件回收機構(gòu)

(1)歐洲

2012 年，歐盟已經(jīng)將光伏組件納入了《歐盟廢棄電子電器產(chǎn)品管理條例》(WEEE)，并成立了“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”等回收組織負責處理境內(nèi)的廢舊光伏組件。

PV CYCLE 是一家成立于 2007 年的非盈利性協(xié)會，旨在支持歐洲的光伏生產(chǎn)商、供貨商、安裝商和進口商以簡單而經(jīng)濟有效的方式履行廢舊物處置的強制義務(wù)。

CERES CYCLE 是一家成立于 2011 年的非盈利組織，總部位于巴黎。CERES CYCLE開創(chuàng)了廢舊光伏組件回收的創(chuàng)新性方案，對終端用戶不收取任何費用。廢舊光伏組件可被丟棄在注冊的回收點，并由再利用合作方進行處理。

(2)美國

First Solar (第一太陽能)公司，有一套完整的產(chǎn)品回收機制。當 First Solar 每賣出一套產(chǎn)品，就劃撥一定比例的銷售收入作為回收基金。這個基金由獨立的第三方機構(gòu)所管理。

當購買 First Solar 光伏電池組件的任何客戶在產(chǎn)品使用壽命結(jié)束時提出回收要求，第三方基金設(shè)立的回收公司會將產(chǎn)品回收，并負擔回收和循環(huán)利用這些產(chǎn)品的成本。由于第三方基金獨立運作，不受 First Solar 運營狀況好壞的影響，因此可以保證光伏電池組件產(chǎn)品全部回收，不會在產(chǎn)品超過使用年限后被任意丟棄。同時，第三方基金設(shè)立的回收公司將回收的光伏電池組件產(chǎn)品精煉后，把其中的部分稀有材料(如碲元素)再賣給First Solar，供其再利用。

(3)中國

我國中山大學太陽能研究所的團隊也對光伏組件回收再利用進行了相關(guān)課題的研究，但國內(nèi)尚無專門的太陽能電池回收廠。

3.光伏組件回收方法

組件拆解技術(shù)的核心是如何有效破壞 EVA/PVB 膠膜。目前常用的拆解方法可以分為兩類，

利用有機溶劑使 EVA/PVB 膠膜溶解—–濕式拆解法

利用高溫使 EVA/PVB 膠膜發(fā)生熱解—–干式拆解法。

濕式拆解法

第1步使用有機溶劑使EVA膠膜產(chǎn)生膨脹，從廢舊光伏組件中回收鋼化玻璃;

第2步通過熱分解除去EVA膠膜，將得到的光伏電池片浸在化學腐蝕溶液中20min，在室溫下輔表面活性劑，可以回收86%純度大約能達到99.99%的硅。

采用濕式拆解法缺點是：有機溶劑價格昂貴且大多數(shù)有機溶劑有毒。

干式拆解法

實驗裝置

V:三通閥，P:壓力指示器，F(xiàn)I:流量指示器，F(xiàn):管式爐，TC溫度控制器,T:疏水閥，S:采樣袋

第1步是熱處理過程，把去除背板的電池板放在管式爐或者馬弗爐中，將封裝材料 EVA 去除干凈，得到分離的邊框，焊帶，玻璃。

硅(a)、玻璃(b)、金屬條(c)。

第2步是將分離后的電池片進行濕法化學處理，分離鋁背場、銀漿電極、減反膜和PN結(jié)，得到純硅。

4.經(jīng)濟效益

回收廢舊光伏組件的經(jīng)濟收益低，市場對光伏組件回收驅(qū)動力不大。

參考McDonald等人綜合不同數(shù)據(jù)來源對光伏材料構(gòu)成及回收成本收益的估算結(jié)果，比較了每平米多晶硅(x-Si)與銅銦鎵硒(CIGS)光伏組件材料循環(huán)的成本收益，從中可以看出單位面積銅銦鎵硒薄膜組件材料回收的經(jīng)濟效益相對略高。

5.結(jié)語

在光伏行業(yè)迅速發(fā)展的今天，組件回收和再利用的需求已迫在眉睫。然而無論國際還是國內(nèi)，這方面的法律和標準都不多。因此，在目前回收機制不完善的大背景下需要有機構(gòu)用前瞻性的眼光站在社會和環(huán)境角度對組件回收的經(jīng)濟性和技術(shù)做進一步研究。同時，這方面的技術(shù)缺失也意味著巨大的潛在市場，相信在這部分市場和回收技術(shù)進步的刺激下，國內(nèi)、外必將有更多的企業(yè)和研究機構(gòu)投入這方面的研究。

6.參考文獻

1.廢舊光伏組件回收再利用研究現(xiàn)狀回顧及展望_鄧鑫

2.廢舊晶硅太陽能組件回收技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀_趙江英

3.End-of-life of silicon PV panels_ Asustainable materials recovery process

原標題:到2034年報廢組件累計達60GW 回收不是小事