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秒懂掃盲——太陽能光伏組件的回收

核心提示:太陽能光伏組件有二十五年的質保壽命,現(xiàn)在正往三十年延伸。三十年很長,很了不起,但畢竟不是永生。事實上第一批大規(guī)模使用的光伏系統(tǒng),已經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!
   太陽能光伏組件有二十五年的質保壽命,現(xiàn)在正往三十年延伸。三十年很長,很了不起,但畢竟不是永生。事實上第一批大規(guī)模使用的光伏系統(tǒng),已經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?會不會是賠本生意?本文就光伏組件的回收進行探討,兔粉看完本文立即完成掃盲。
  
  為什么要回收
  
  1.社會影響。很早期的迷思說“光伏發(fā)電是綠色能源根本就是騙人啊,生產本來就是個耗能大戶,若干年失效以后還要產生垃圾。”這個兔子都辟謠到口干舌燥了——晶硅提純早就降低能耗了,生產工藝排污早就解決了,將失效組件的回收工藝算進去,能量回收期也不會超過5年,如果是陽光充足的熱帶地區(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.經濟影響。歐盟對組件回收是有硬性要求的,這個要求正在拓展到其他的光伏市場。具體操作怎么搞,誰來買單?權衡各種方案以后,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,當然是給批發(fā)商加價咯,批發(fā)商不傻當然是給零售商加價咯,零售商不傻當然是給用戶加價咯。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濟效益的——這是回收技術發(fā)展的源動力。
  
  預計組件回收的高潮會于2030年到來,賺錢的生意,不能不干。
  
  回收的思路
  
  1.有效分離貴重材料再利用。雖然光伏組件因為各種原因失效了,但是鋁合金是不會跑的,玻璃總是在的,電池片和上面的金屬材料都原封不動在那里。用最實惠的辦法把值錢的東西分開再利用,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
 
  秒懂掃盲——太陽能光伏組件的回收
  (完整理想的組件回收流程圖,越往后對技術要求越高,廢料越少,同時理論收益也越高。Huang,SolarEnergy,2017)
  
  1.簡單粗暴一刀切。無論什么回收技術方案,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。
  
  拿掉以后呢?現(xiàn)有最成熟、最簡單粗暴、同時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,頂多有一點有機膠膜和背板的雜質,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)也當成雜質處理了。玻璃的價值含量是相當?shù)偷摹?/div>
  
  2.重新利用組件里面的電池。很多時候失效的組件是因為背板不行了,膠膜變色了,玻璃壞了,但電池本身依舊堅挺。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,損害金屬電極);要么有機溶劑去掉EVA(更耗時);要么超聲波超掉EVA(費電);要么加熱熱解EVA(電池基本上就廢了)。理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感,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,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。回收以后把硅片重新做成電池。這就需要各種化學方法去掉氮化硅、金屬電極、發(fā)射極和背電場。具體的搭配可能是氫氟酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等等。現(xiàn)實再次骨感了一把——人算不如天算,隨著技術的發(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,導致的后果就是硅片根本就經不起化學處理的折騰——碎碎碎!這條路,再次堵死。
  
  4.重新利用太陽能級硅。既然硅片也收不回來,那就再退一步,我們回收太陽能級硅吧。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了??!這個方案,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)射極和背電場是不能要的。用氫氧化鈉快速的去掉幾個微米的表層,再用方阻檢測是不是完全去掉了發(fā)射極和背電場,就可以制成可資利用的太陽能級硅了。
  
  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,玻璃、鋁框、接線盒幾乎完全回收,聚合物分解掉(當做燃料了所以也不太耗能),太陽能級純度的硅回收90%,銀和銅的回收超過70%,效果非常好。
  
  總結
  
  基本上,回收的材料的價值,按照現(xiàn)在的市場價,會有每塊組件11到12美元的收益。這基本上是解決掉了組件回收經濟上最大的障礙,使得失效組件回收成為有利可圖的生意!
  
  平價上網(wǎng)的這條路必然是越走越順。

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