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回收太阳能电池板 将何去何从?硅将是关键,但还有很长的路要走

光伏系统工程  来源:GolevkaTech    2020/8/7 9:38:47  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:一组研究人员评估了太阳能电池板回收未来的道路

随着近年来公共建筑和住宅设施的快速发展,太阳能一直在快速普及化。虽然这些系统一般能运行二三十年,但不可避免的是,总有一天会将光伏板拆除下来进行更换。然而,接下来发生的事情(太阳能电池板的回收)对太阳能的是否长期可持续发展和环保有很大的影响。

近期有一项新研究,其有可能将旧的光伏板变得焕然一新,以此减少现有太阳能技术对环境的影响。此为一篇发表在《自然可持续性》(Nature Sustainability)上的论文,美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)的加文·希思(Garvin Heath)领导的一个研究太阳能电池板回收的小组表示——尽管他们认为自己看到了潜在方向,但我们还有很长的路要走。接下来,笔者大致概述一下他们的理念。

回收成本和纯度问题

他们表示,目前的标准做法是将太阳能电池板交给现有的玻璃或金属回收设施——最优的情况是,成批的太阳能电池板至少可以自行处理。但是,这也仅仅是回收框架中的铝、电线中的铜,以及光伏电池板顶部的玻璃板。除了欧盟和美国华盛顿州以外,在许多地方,强制回收太阳能电池板的法律还都停留在纸面层次上,并没有取得过多实质性进展。欧盟要求至少回收75%的材料,而这些工艺可以达到这个标准。

从目前的数据来看,只有欧洲的回收企业完全专注于太阳能板。但现阶段被处置的太阳能电池板数量仍相对较少,再加上回收材料的价值有限,这意味着很多人无法从中看到较大的商机。该作者在论文中写道:“在美国,根据一些传闻显示,一些太阳能电池板零部件被弃置在城市(属于无害的部分)和有害的垃圾填埋场。其他的部件将被储存起来,直到成本更低、更容易回收的方案被开发出来,并且积累的数量变得更经济的运输和回收,以及诸如危险废物检测(有毒污染物浸出检测)等问题得到解决——这些问题会影响跨州(省)运输和处理选择以及成本。”

将可回收列表做到最大化

作者写道,需要专门的回收工艺来更彻底地回收一块电池板的所有组件——包括光伏电池板本身的晶体硅。硅晶圆约占面板成本的一半,也占制造一块电池板的能源和碳消耗的一半以上。但是硅目前并没有被定为回收的目标,因为回收的硅纯度不够,不能直接回到晶圆制造商手中。市场上回收利用的“冶金级”硅每公斤售价为2美元(约为14元/公斤),而纯度更高的硅每公斤售价为10美元(约为70元/公斤)。这将彻底改变回收商的处境。

获得更高纯度的技术,并不是一个完全神秘的问题——毕竟,硅目前正是从开采的石英岩中被提纯出来的。但这些工艺已经根据原材料的确切特性和杂质进行了调整。考虑到存在于光电池中的各种其他元素,回收晶圆片就意味着应将净化过程调整为一种新的材料。作者表示,阻碍回收利用的一个因素实际上是缺乏太阳能电池中杂质的可用数据,这使得围绕这些杂质设计流程变得困难。

工艺过程是关键

但不仅仅如此。作者指出,许多实验室研究已经确定了回收过程特定方面的潜在方法,但是回收工艺将需要一套完整的关联方法,这些方法可以作为单个过程的一部分工作。这就是工程的意义所在——找到将事物整合到一个过程中的方法。

另外,由于设计总是在不断变化,适应性将需要成为一个考虑因素。例如,电池中的银含量多年来一直在下降,自2010年以来下降了70%——而银是一个值得回收的东西。用于焊接的铅锡焊料可逐步改用无铅焊料或其他替代品——不用处理有毒的铅将是一个福音。

总的来说,研究人员 "建议在最大限度地提高材料回收率的同时,研究和发展减少回收成本和环境影响",其中重点是硅。新的政府政策和更明确的法规,以及关于诸如太阳能电池板数量下降这类简单的事情的公开数据,可能会其有所帮助。

太阳能电池板的一些组件是很容易回收的,比如铝框。其他的则需要一些工作。

当然,从环保角度来看,理论上来说太阳能肯定比化石燃料领先很多。但是在近年来关于太阳能电池板和偏远地区铅蓄电池回收问题已经在全球范围内广受关注。这并不意味着我们要放弃太阳能,而是以提高长期的可持续性为目标进行改进,比如通过将旧的太阳能板转变为新的来形成材料循环闭环。

原标题:回收太阳能电池板,将何去何从?硅将是关键,但还有很长的路要走

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