库存光伏电池板回收(国际能源署：光伏全球供应链特别报告（十）——报废和回收的机会)

Posted 2023-05-25

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库存光伏电池板回收(国际能源署：光伏全球供应链特别报告（十）——报废和回收的机会)

本文翻译至：IEA: Special Report on Solar PV Global Supply Chains

光伏产品的加速发展给报废管理带来了新的挑战，也给回收带来了机遇。

随着越来越多的光伏设备将在未来几年内达到寿命的终点，从中长期来看，回收可能对物质供应商链多元化做出重大贡献。

目前，光伏组件的平均使用寿命预计为25-30年，超过这一时间，其性能可能会降低，并可能出现故障。考虑到历史新增产能，我们估计，全球退役光伏容量的累积流量将在2030年达到7 GW左右，并可能在2040年增加到200 GW以上。这意味着到2030年，累计装机容量将达到400-600 kt，到2040年将达到11-15 Mt。

由于建立有效的政策框架和价值链需要时间，因此至关重要的是，政府、行业和利益相关者现在就要做好准备，从系统、循环经济的角度来管理未来激增的光伏产品废物。

管理光伏设备设备的寿期末（寿命末期）流动是一项环境挑战。除了违反循环原则外，将光伏板放入垃圾填埋场还会导致环境污染和健康问题，因为存在有害物质，如铅。[ 在一些发展中国家，寿命末期光伏产品板管理已经成为一个重要问题。在这些国家中，由于缺乏适当的收集和回收设施，越来越多的寿命相对较短的小型独立光伏设备被不当处置，导致对环境和公众健康产生不利影响（ACE，2021）。]

在此种情况下，回收的好处是多方面的：它不仅提供了替代填埋的方法，而且还提供了回收有价值元素的机会，并为光伏产业和其他部门确保了可靠的原材料二级来源。因此，通过缓解初级供应需求的压力和提供相对可预测的供应流，回收可以减少原材料的价格波动。

此外，由于回收提供了一种国内供应商的替代方案，可以减轻严重依赖进口的国家对能源安全的担忧。它还有助于避免与原材料开采相关的负面环境，社会和健康影响，并可以减少光伏产品的能源和环境足迹。此外，整修和回收可以创造就业机会，支持当地经济活动。

假设系统地收集寿命末期组件，材料回收率达到85%，在国际能源署净零方案下，回收所有寿命末期光伏组件的累计二次供应可以满足光伏产业对铝、铜、玻璃、硅和银的需求的3-7%，在2041-2050年将超过20%。假设晶体硅组件的银密度继续按照目前趋势下降，光伏回收将可能在2041-2050年期间提供新的光伏所需的大约三分之二的银。

从技术角度来看，光伏产品回收相对复杂。寿命末期的光伏组件流在大小、技术、成分或状况上不均匀。此外，现有的光伏产品板没有被设计成可回收：耐用性和性能性要求导致三明治状，密封和封装结构，使成分材料的分离变得困难（国际能源署光伏电力系统实施协议，2021）。然而，在过去的二十年中，已经为晶体硅和薄膜光伏板开发了各种回收工艺（Lunardi 等人2018）。虽然有些还处于研究或示范阶段，但有些已经在工业规模上实施，例如在欧洲联盟和美国。

光伏组件回收通常从手动拆除线缆、接线盒和框架开始，从中可以很容易地回收铜和铝。然后进行机械、热和／或化学处理以分离组件的其他成分。某些元素的存在，例如某些背板中使用的含氟聚合物，可能需要特殊处理或限制技术操作，从而增加回收成本。

除了铜和铝之外，可回收材料还包括玻璃、银和半导体（例如从结晶硅光伏技术中提取的硅，以及从碲化镉板中提取的镉和碲），这些材料可以被再加工或精炼，而聚合物有时被用作垃圾衍生燃料。[ 在实践中，焚烧电池和聚合物在结晶硅回收中仍然司空见惯，而回收半导体材料的高价值回收对于碲化镉面板来说已经很成熟。]

每种材料的回收率和定价方法取决于所采用的确切工艺。总的来说，包括下降循环，框架结晶硅组件的定价率可以超过94%。

然而，现有的光伏回收程序正遭遇经济挑战。目前的结晶硅组件回收技术难以从回收材料中产生足够的收入来支付回收过程的费用（国际能源署光伏电力系统实施协议，2021年）。而且，到目前为止，寿命末期光伏组件量还相对较少，限制了实现规模经济的机会。

回收收入以及该工艺的技术相关性，在很大程度上取决于限制材料间污染、隔离有害物质以及回收稀缺、能源密集和/或高价值材料的同质高纯度部分的能力。研究工作正在进行，以提高组件的保值性，例如通过开发能够回收完整的晶片、玻璃和框架的技术和工艺，以重新用于制造新的材料。

此外，从长远来看，适当的回收设计对于实现更高价值的回收和降低工艺复杂性及成本而言至关重要（国际能源署光伏电力系统实施协议，2021年）。然而，还需要进一步的研究来更好地描述在组件可回收性和耐久性（使用寿命）、性能、成本和可能的回收收入之间可能出现的复杂权衡。还必须记住，努力降低光伏组件中高价值材料的材料强度也会损害回收收入潜力。

假设改进的回收工艺可以回收85%（按重量计）的高纯度光伏级硅、银、铝、玻璃和铜，用于供光伏业再利用，那么以2021年的市场价格计算，每组件的收入将超过15-16美元，其中硅和银将占大部分。这可能使有利可图的结晶硅组件回收业务的发展无需额外的资金支持。

最后但并非最不重要的是，除了回收，旨在改进光伏设计以实现再利用、提高产品寿命和发展再制造的循环方法是使光伏供应链多样化和缩小其环境足迹的关键（国际能源署光伏电力系统实施协议，2021年）。尽管组件再就业市场已初露端倪，但光伏产品再利用行业大多仍缺乏监管，若能建立技术准则和质量标准，确保产品质量的同质化，并建立客户对二手板材的信任，将会从中受益。

重要的是，目前的二手组件市场主要位于低收入地区，如非洲，西亚和东南亚，适当的回收法规和基础设施往往不足或缺乏（光伏周期，2021）。这引发了人们对这些地区光伏组件第二次使用寿命的管理的环境担忧，并呼吁迅速实施适当和全面的政策战略。