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。
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為什么要回收
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1. 社會(huì)影響。很早期的迷思說“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，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。話雖如此，但可見這個(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!
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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)然是給用戶加價(jià)咯。所以最后歸根到底是用戶買單。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。
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預(yù)計(jì)組件回收的高潮會(huì)于2030年到來(lái)，賺錢的生意，不能不干。
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回收的思路
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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)惠的辦法把值錢的東西分開再利用，是回收的基本思路。
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2. 盡量完全回收，盡量零垃圾填埋。不用解釋了。
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回收的方法
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(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)
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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，最值錢而且好拆。
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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的部分。自然而然的思路就是，重新回收電池再利用。可是，要把組件拆了不損害里面的電池，這很難!撕開背板后，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，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!
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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。
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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。
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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。
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回收效果
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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70%，效果非常好。
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總結(jié)
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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。
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來(lái)源：PV兔子