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回收太陽能電池板何去何從?

鉅大LARGE  |  點擊量:46次  |  2020年09月02日  

摘要
隨著近年來公共建筑和住宅設施的快速發展,太陽能一直在快速普及化。雖然這些系統一般能運行二三十年,但不可避免的是,總有一天會將光伏板拆除下來進行更換。然而,接下來發生的事情(太陽能電池板的回收)對太陽能的是否長期可持續發展和環保有很大的影響。

隨著近年來公共建筑和住宅設施的快速發展,太陽能一直在快速普及化。雖然這些系統一般能運行二三十年,但不可避免的是,總有一天會將光伏板拆除下來進行更換。然而,接下來發生的事情(太陽能電池板的回收)對太陽能的是否長期可持續發展和環保有很大的影響。


近期有一項新研究,其有可能將舊的光伏板變得煥然一新,以此減少現有太陽能技術對環境的影響。此為一篇發表在《自然可持續性》(NatureSustainability)上的論文,美國國家可再生能源實驗室(NationalRenewableEnergyLaboratory)的加文·希思(GarvinHeath)領導的一個研究太陽能電池板回收的小組表示——盡管他們認為自己看到了潛在方向,但我們還有很長的路要走。接下來,筆者大致概述一下他們的理念。


回收成本和純度問題


他們表示,目前的標準做法是將太陽能電池板交給現有的玻璃或金屬回收設施——最優的情況是,成批的太陽能電池板至少可以自行處理。但是,這也僅僅是回收框架中的鋁、電線中的銅,以及光伏電池板頂部的玻璃板。除了歐盟和美國華盛頓州以外,在許多地方,強制回收太陽能電池板的法律還都停留在紙面層次上,并沒有取得過多實質性進展。歐盟要求至少回收75%的材料,而這些工藝可以達到這個標準。


從目前的數據來看,只有歐洲的回收企業完全專注于太陽能板。但現階段被處置的太陽能電池板數量仍相對較少,再加上回收材料的價值有限,這意味著很多人無法從中看到較大的商機。該作者在論文中寫道:“在美國,根據一些傳聞顯示,一些太陽能電池板零部件被棄置在城市(屬于無害的部分)和有害的垃圾填埋場。其他的部件將被儲存起來,直到成本更低、更容易回收的方案被開發出來,并且積累的數量變得更經濟的運輸和回收,以及諸如危險廢物檢測(有毒污染物浸出檢測)等問題得到解決——這些問題會影響跨州(省)運輸和處理選擇以及成本?!?/p>


將可回收列表做到最大化


作者寫道,需要專門的回收工藝來更徹底地回收一塊電池板的所有組件——包括光伏電池板本身的晶體硅。硅晶圓約占面板成本的一半,也占制造一塊電池板的能源和碳消耗的一半以上。但是硅目前并沒有被定為回收的目標,因為回收的硅純度不夠,不能直接回到晶圓制造商手中。市場上回收利用的“冶金級”硅每公斤售價為2美元(約為14元/公斤),而純度更高的硅每公斤售價為10美元(約為70元/公斤)。這將徹底改變回收商的處境。


獲得更高純度的技術,并不是一個完全神秘的問題——畢竟,硅目前正是從開采的石英巖中被提純出來的。但這些工藝已經根據原材料的確切特性和雜質進行了調整??紤]到存在于光電池中的各種其他元素,回收晶圓片就意味著應將凈化過程調整為一種新的材料。作者表示,阻礙回收利用的一個因素實際上是缺乏太陽能電池中雜質的可用數據,這使得圍繞這些雜質設計流程變得困難。


工藝過程是關鍵


但不僅僅如此。作者指出,許多實驗室研究已經確定了回收過程特定方面的潛在方法,但是回收工藝將需要一套完整的關聯方法,這些方法可以作為單個過程的一部分工作。這就是工程的意義所在——找到將事物整合到一個過程中的方法。


另外,由于設計總是在不斷變化,適應性將需要成為一個考慮因素。例如,電池中的銀含量多年來一直在下降,自2010年以來下降了70%——而銀是一個值得回收的東西。用于焊接的鉛錫焊料可逐步改用無鉛焊料或其他替代品——不用處理有毒的鉛將是一個福音。


總的來說,研究人員"建議在最大限度地提高材料回收率的同時,研究和發展減少回收成本和環境影響",其中重點是硅。新的政府政策和更明確的法規,以及關于諸如太陽能電池板數量下降這類簡單的事情的公開數據,可能會其有所幫助。


太陽能電池板的一些組件是很容易回收的,比如鋁框。其他的則需要一些工作。


當然,從環保角度來看,理論上來說太陽能肯定比化石燃料領先很多。但是在近年來關于太陽能電池板和偏遠地區鉛蓄電池回收問題已經在全球范圍內廣受關注。這并不意味著我們要放棄太陽能,而是以提高長期的可持續性為目標進行改進,比如通過將舊的太陽能板轉變為新的來形成材料循環閉環。


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