光伏組件回收的背景

光伏組件中的硅、銀、銅、鋁等有價值的資源，大部分都能夠通過回收實現循環再利用，可節約資源，減少對原生資源開采并降低資源提煉的耗能, 從而減輕生態環境影響及破壞。因此，光伏組件的回收與無害化處理是當前國際國內產業界和環境界十分關注的問題。

隨著近幾年我國光伏行業的迅猛發展，光伏組件回收的技術和政策體系也逐步受到關注，能耗低、污染小，經濟可行的光伏組件回收再利用技術路徑已經開始研究探索。

光伏組件的組成

首先，我們一起來看看光伏組件的結構與重量組成，如下圖所示：

歐盟PV CYCLE組織的研究[1]顯示，以一塊250W的光伏組件為例，玻璃約占總重量的70%左右，鋁邊框約占18%，半導體材料約占4%。如此看來，一塊太陽能組件的大部分重量來自可循環再造的材料。此外，研究還指出，雖然太陽能組件中包含的銀、銦、鎵等稀有金屬僅占組件總質量的1~2%，但是仍具有回收價值。

光伏組件回收的方法

當回收廢舊的光伏組件時，需要對組件進行拆分，將鋁邊框、玻璃和接線盒部分去除，得到硅晶片。有效的完整硅晶片回收方法有無機酸溶解法和熱處理法。

無機酸溶解法[2]是用硝酸和過氧化氮混合酸，在一定的溫度條件下，經過一段時間將EVA溶解掉，與玻璃分類。此法可保持晶硅片的完整，但需要進一步對硅晶片進行處理。

熱處理法分為“固定容器熱處理法”和“流化床反應器熱處理法”。

固定容器熱處理法[3]是將光伏組件放入焚燒爐中，設置反應溫度600℃進行焚燒。焚燒完成后，將電池、玻璃和邊框等手工分離。回收的各類材料進入相應的回收程序，塑料類的材料完全焚燒。

流化床反應器熱處理法[4]是使用流化床反應器對廢棄光伏組件進行熱處理。將細沙放入流化床反應器中，在一定溫度、流速的空氣作用下，細沙處于滾燙流動狀態，具有液體的物理性質。將組件放入流化床中，EVA和背板材料會在反應器中氣化，廢氣則從反應器中進入二次燃燒室，作為反應器的熱源。對于厚度達到400微米以上的電池片，可以回收完好的硅片。由于制造技術不斷發展，電池片逐代變薄，熱處理法已無法獲得完好的硅片，因此也只能夠適用于回收硅料。

有機酸溶解法[5]是用有機溶劑溶脹EVA，以達到分離電池片、EVA、玻璃和背板的目的。該法所需時間較長，大約7天為一次反應周期。另外，EVA膨脹后使電池片破碎且存在有機廢液處理問題，因此該法仍處于實驗室研究階段。

物理分離法是先將組件鋁邊框與接線盒拆除，隨后粉碎無框組件，分離涂錫焊帶與玻璃顆粒，剩下的部分再進行研磨，用靜電分離方法得到金屬、硅粉末、背板顆粒和EVA顆粒。該法最終得到是不同材料的混合物，未能實現單一組分的充分分離，仍處于實驗室研究階段。

結合國內外已有報廢光伏組件的技術方法和經驗來看，無機酸和有機酸溶解只針對EVA的去除和分離，未考慮到邊框的拆除和硅晶片再利用，且剩下的廢液也難處理。物理分離法不夠完善，未能分離各單一的組分。可采取多種處理方法相結合的方式，取長補短，探索出合適的光伏組件處理方法。

光伏組件的回收流程

由First Solar提出的較成熟的光伏組件回收流程如下圖所示：

光伏組件回收中的難點

1. 技術層面：回收組件時的無害化處理，廢氣、廢液、廢物收集與處理

在光伏組件回收時，含氟背板更是給人們出了一道難題。由于含氟背板含有鹵族元素，在組件報廢后，若通過焚燒處理會產生氟化氫等毒性氣體，改用其他方式，氟同樣也很難處理。加之碳氟化合物異常牢固的化學結構，通常的掩埋處理方法在1000年內都無法降解該成分。另外，使用有機/無機酸溶液處理組件后的廢液收集和處理也是個難題。

2. 經濟效益：回收組件的經濟收益低，市場對光伏組件回收動力不大

由于光伏組件回收成本高，比如回收組件的設備購置和維護又是一比額外的成本。光伏組件回收的收益低，若要實現對廢舊光伏組件進行規模化回收的目標，仍然還有很長的路要走。

3. 政策法規：國內在光伏組件回收方面或光伏組件無害化處理方面的政策法規仍是空白

目前國際和國內對于光伏組件回收有多種可行的技術路線，但是由于現階段國內光伏組件的回收規模較小，也沒有形成相應的產業鏈。因此，在政策和法規方面，還需要相關的政策加以指導和要求，填補這部分空白。

光伏組件回收的前景

目前全球對廢舊光伏組件回收的關注度持續升高，但想要短期內達到很好的效果也很有難度。光伏回收的倡議已經在歐盟開始執行，PV CYCLE組織預計到2035年全球光伏組件回收將成為總價值達到120億美元的產業。光伏組件回收不僅可以創造更多的就業機會，而且可以降低太陽能光伏產業對整體環境的影響。

在我國也已經開展了相關工作，如國家863課題子任務“光伏設備回收與無害化處理技術研究”。隨著我國光伏裝機總量逐年上升，不遠的將來我國光伏組件大規模的報廢不可避免，因此提早做好規模化、高效、低能耗、低成本的光伏組件回收技術儲備才能有備無患，實現可持續發展。

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參考資料：淘光伏資料庫

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