周末读：循环创新

时间：2022-01-20 18:16:35 来源：

威立雅在法国南部Bouches-du-Rhône运营的一家光伏回收设施中，一台机器将模块分离。太阳能模块中不同材料的分离对于制造商而言仍然是一项重大挑战。

摘自PV杂志10/2020

手动或自动卸下框架，接线盒和铜缆，然后在切碎机中将模块拆开。剩余的物料通过机械方式分类：可以通过这种方式提取玻璃，铝和黑色金属，而无法分离的硅，金属，塑料和玻璃的余量将被填埋。新南威尔士大学（UNSW）的国家科学家在最近的一篇论文中研究了光伏组件回收的最新技术：“这种简单的回收方法避免了以相对较低的能源投入和处理成本将大部分垃圾填埋。”

欧洲太阳能回收协会PV Cycle估计，由法国南部的威立雅运营的世界上唯一的专用PV组件回收工厂可以做得更好，平均回收的组件总重量为94.7％。但是，尽管至少暂时阻止了这些材料最终进入垃圾填埋场，但是对于大多数材料以及整个光伏回收生态系统而言，缺乏具有成本效益的提取工艺，这意味着大部分材料很少会最终成为另一种材料的一部分太阳能模块。金属返回各自的行业。玻璃通常可以最终制成玻璃纤维，绝缘材料或建筑用砂的替代品。同时，回收的较低纯度的硅价值低，很可能最终被加工成硅酮塑料。还应该注意的是，尽管太阳能行业在即将到来的大规模生产之前在回收方面取得了进步，但当今世界范围内寿命终止的大多数组件都将运往垃圾填埋场。

太阳能在回收方面能做得更好吗？学术界的答案是肯定的。仅在过去的三年中，就该主题发表了数百篇研究论文，这些过程证明能够从细胞中纯化硅，直至可以将其反馈回铸锭生产中，并提取和再利用少量的银，模块中的铅和其他金属。但是，作为太阳能产品循环经济的一部分，大规模实施这些技术仍需要技术，政策和金融领域的大量共同努力。新南威尔士大学研究员Rong Deng说：“目前，光伏的回收量非常低，回收材料的质量还不足以重新用于光伏生产。”“大多数高价值的回收方法仍处于研究或试验阶段，在工业环境中经验很少。”

分离焦虑

光伏组件不能拆开。就更长的使用寿命而言，这具有明显的环境效益，第二生命周期的应用很可能在PV报废处理的发展前景中发挥作用。对于回收商而言，拆开玻璃/密封剂/电池/密封剂/底片或后玻璃板的主模块堆栈是一个主要的难题。

机械切碎/切割工艺可用于从混合物中分离出较大的玻璃碎片，并且可以相对轻松地放大。但是以这种方式分离硅，塑料和其他材料更加困难。与模块层压在一起的密封剂材料（最常见的是乙烯乙酸乙烯酯（EVA））在这里引起了问题，没有一种可用的处理方法特别吸引人。

在热分层中，EVA可以在惰性环境中通过热解转化为多种气体，或者在氧气下简单地燃烧掉，从而可以回收完整的硅电池。这样的过程可能会耗费大量能量，对于大多数使用含氟聚合物底片的模块，这将需要另一个分离步骤，因为只有采取其他措施防止产生的氢氟酸才可以对底片进行热处理。环境。同时，化学分层可能会留下大量有毒溶剂要处理，从而造成比其解决的环境问题更大的环境问题。

下一步

除了框架和玻璃之后，晶片中的硅才是模块的第二大块。晶圆还是模块中最昂贵的组件，太阳能级硅的价格要比目前回收的冶金级硅高得多，这为将来的研究提供了经济动力。但就目前而言，PV Cycle估计将硅净化到可以重新插入光伏供应链的程度，其处理成本约为50美元/千克，这与最近单晶级多晶硅现货价格刚刚超过10美元/千克的价格相去甚远。。单单大批量生产可能有助于将来降低成本，但是可以公平地说，回收硅在一段时间内仍将在经济上带来挑战。

上个月在EU PVSEC会议上发表的UNSW最近工作的一个例子发现，基于最近的多晶硅价格，要实现收支平衡，回收的太阳能级硅的回收成本约为5美元/千克。这个价格将使再制造模块的效率下降1.5％（请参见下表）。如果没有效率损失，那么回收的模块实际上可能便宜8％左右。回收多晶硅的效率损失的临界点是2.5％（绝对效率），在这一点上，即使免费提供硅也将为模块制造商带来额外的成本。