編者按:太陽(yáng)能光伏組件有二十五年的質(zhì)保壽命,現(xiàn)在正往三十年延伸。三十年很長(zhǎng),很了不起,但畢竟不是永生。事實(shí)上第一批大規(guī)模使用的光伏系統(tǒng),已經(jīng)逐漸到了退休的年齡了。組件失效了以后怎么辦?填埋?那還叫什么綠色能源!回收?會(huì)不會(huì)是賠本生意?本文就光伏組件的回收進(jìn)行探討,看完本文立即完成掃盲。
為什么要回收
1. 社會(huì)影響。很早期的迷思說(shuō)“光伏發(fā)電是綠色能源根本就是騙人啊,生產(chǎn)本來(lái)就是個(gè)耗能大戶(hù),若干年失效以后還要產(chǎn)生垃圾。”這個(gè)兔子都辟謠到口干舌燥了——晶硅提純?cè)缇徒档湍芎牧?,生產(chǎn)工藝排污早就解決了,將失效組件的回收工藝算進(jìn)去,能量回收期也不會(huì)超過(guò)5年,如果是陽(yáng)光充足的熱帶地區(qū),可能1年都要不到。話(huà)雖如此,但可見(jiàn)這個(gè)辯論的重要前提是:組件是要回收的,否則還叫什么再生能源!
2. 經(jīng)濟(jì)影響。歐盟對(duì)組件回收是有硬性要求的,這個(gè)要求正在拓展到其他的光伏市場(chǎng)。具體操作怎么搞,誰(shuí)來(lái)買(mǎi)單?權(quán)衡各種方案以后,最終是決定向組件生廠商追加回收成本。組件生廠商又不傻,當(dāng)然是給批發(fā)商加價(jià)咯,批發(fā)商不傻當(dāng)然是給零售商加價(jià)咯,零售商不傻當(dāng)然是給用戶(hù)加價(jià)咯。所以最后歸根到底是用戶(hù)買(mǎi)單。最后就是度電成本提升,影響光伏發(fā)電收益。所以組件回收降本是有直接經(jīng)濟(jì)效益的——這是回收技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力。
預(yù)計(jì)組件回收的高潮會(huì)于2030年到來(lái),賺錢(qián)的生意,不能不干。
回收的思路
1. 有效分離貴重材料再利用。雖然光伏組件因?yàn)楦鞣N原因失效了,但是鋁合金是不會(huì)跑的,玻璃總是在的,電池片和上面的金屬材料都原封不動(dòng)在那里。用最實(shí)惠的辦法把值錢(qián)的東西分開(kāi)再利用,是回收的基本思路。
2. 盡量完全回收,盡量零垃圾填埋。不用解釋了。
回收的方法
(完整理想的組件回收流程圖,越往后對(duì)技術(shù)要求越高,廢料越少,同時(shí)理論收益也越高。Huang, Solar Energy, 2017)
1. 簡(jiǎn)單粗暴一刀切。無(wú)論什么回收技術(shù)方案,第一步一定是拿掉塑料接線盒,這是和光伏組件其他材料最不搭杠,而且最好分離的部分。第二步是拆鋁邊框,最值錢(qián)而且好拆。
拿掉以后呢?現(xiàn)有最成熟、最簡(jiǎn)單粗暴、同時(shí)收益最少的辦法就是整體碾壓切成渣,做成玻璃。反正玻璃是氧化硅,里面的電池大部分也是硅,燒一燒又成玻璃了,頂多有一點(diǎn)有機(jī)膠膜和背板的雜質(zhì),高溫下也沒(méi)有了。但是貴重的金屬電極材料比如銀、銅、鋁、錫、鉛等等就可惜咯,統(tǒng)統(tǒng)也當(dāng)成雜質(zhì)處理了。玻璃的價(jià)值含量是相當(dāng)?shù)偷摹?br />
2. 重新利用組件里面的電池。很多時(shí)候失效的組件是因?yàn)楸嘲宀恍辛?,膠膜變色了,玻璃壞了,但電池本身依舊堅(jiān)挺。而電池又是組件里面最值錢(qián)的部分。自然而然的思路就是,重新回收電池再利用??墒牵呀M件拆了不損害里面的電池,這很難!撕開(kāi)背板后,要么泡鹽酸去掉EVA膠膜(耗時(shí),損害金屬電極);要么有機(jī)溶劑去掉EVA(更耗時(shí));要么超聲波超掉EVA(費(fèi)電);要么加熱熱解EVA(電池基本上就廢了)。理想很豐滿(mǎn),現(xiàn)實(shí)很骨感,想要回收性能不受影響的電池,基本上做不到!
3. 重新利用組件里面的硅片。既然電池收不回來(lái),那我們就退而求其次,重新再利用電池里面最值錢(qián)的部分——硅片?;厥找院蟀压杵匦伦龀呻姵?。這就需要各種化學(xué)方法去掉氮化硅、金屬電極、發(fā)射極和背電場(chǎng)。具體的搭配可能是氫氟酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等等?,F(xiàn)實(shí)再次骨感了一把——人算不如天算,隨著技術(shù)的發(fā)展和降本的要求,硅片的厚度從300微米降到200微米以下而且還要繼續(xù)降低,導(dǎo)致的后果就是硅片根本就經(jīng)不起化學(xué)處理的折騰——碎碎碎!這條路,再次堵死。
4. 重新利用太陽(yáng)能級(jí)硅。既然硅片也收不回來(lái),那就再退一步,我們回收太陽(yáng)能級(jí)硅吧。雖然說(shuō)還要重新拉單晶或者鑄錠然后切片,至少提純的步驟我們省下來(lái)了啊!這個(gè)方案,就是現(xiàn)今主流的方向。碎就讓它碎吧,碎了我們重新拉晶或者鑄錠就好了。和上一種方法一樣,正面發(fā)射極和背電場(chǎng)是不能要的。用氫氧化鈉快速的去掉幾個(gè)微米的表層,再用方阻檢測(cè)是不是完全去掉了發(fā)射極和背電場(chǎng),就可以制成可資利用的太陽(yáng)能級(jí)硅了。
至于金屬回收的部分,一般是用硝酸從電池片上拿掉,再用電解萃取(electrowinning)的辦法收集高純度的金屬材料。
回收效果
這么一套工藝下來(lái),玻璃、鋁框、接線盒幾乎完全回收,聚合物分解掉(當(dāng)做燃料了所以也不太耗能), 太陽(yáng)能級(jí)純度的硅回收90%,銀和銅的回收超過(guò)70%,效果非常好。
總結(jié)
基本上,回收的材料的價(jià)值,按照現(xiàn)在的市場(chǎng)價(jià),會(huì)有每塊組件11到12美元的收益。這基本上是解決掉了組件回收經(jīng)濟(jì)上最大的障礙,使得失效組件回收成為有利可圖的生意!平價(jià)上網(wǎng)的這條路必然是越走越順。
原標(biāo)題:太陽(yáng)能光伏組件的回收路線