為了減少全球變暖的影響,世界上許多國家已經(jīng)開發(fā)并使用可再生能源來減少溫室氣體排放。在這方面,歐洲聯(lián)盟(EU)發(fā)揮了帶頭作用,到2020年將碳排放降低20%,這是大多數(shù)發(fā)達國家都追求的高目標。采取的眾多選擇之一是用太陽能替代化石燃料。可以通過通過熱質或光伏(PV)設備捕獲太陽能來產(chǎn)生電(Desideri等,2013)。根據(jù)美國能源部提交的白皮書(美國能源部,2010年),光伏技術在過去十年中已有顯著進步,大大降低了太陽能電池的制造成本,從1990年代后期的8美元/瓦降低到了8美元/瓦。美國的公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)的價格在2010年將低于$3.50/W。歐洲($5.00/W),中國($4.42/W)和日本($5.02/W)的安裝成本與美國的公用事業(yè)規(guī)模項目的安裝成本相當,盡管對于小型住宅應用而言,安裝成本通常更高(Branker等,2011)。根據(jù)Razykov等。(2011年),光伏發(fā)電市場目前以并網(wǎng)住宅系統(tǒng)為主(>40%)。模塊價格在$3.0–4.5/peakwatt范圍內(nèi)(系統(tǒng)價格在$5–7/W)。美國能源部預測,到2015年,太陽能的成本將降低至公用事業(yè)0.06美元/千瓦時,商業(yè)0.08美元/千瓦時,住宅應用0.10美元/千瓦時(Razykov等人,2011年)。這應該鼓勵其他許多國家通過太陽能發(fā)電來補充其能源需求(Dincer,2011;Solangi等,2011;Wang和Qiu,2009;Tour等,2011;Liou,2010)。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(EPIA)預測,到2040年,光伏能源可能占世界電力需求的14%(Marwede和Reller,2012年)。
在光伏面板的使用壽命中,功率容量可能會降低20%。在初的10到12年之間,效率的降低幅度為10%,而達到25年時的效率降低幅度為20%。這些數(shù)字由大多數(shù)制造商保證。
盡管如此,經(jīng)驗表明,實際上,效率在25年后僅下降6%至8%。因此,太陽能電池板的使用壽命可能比官方規(guī)定的更長。高質量的光伏面板的使用壽命甚至可以達到30到40年,盡管功效降低,但此后仍然可以正常使用。
太陽能電池板的處置
從法規(guī)的角度來看,光伏板廢物仍屬于一般廢物分類。一個的例外是在歐盟層面,其中光伏電池板被定義為存在電子垃圾中的廢棄電氣和電子設備(WEEE)指令。因此,除其他法律框架外,該指令還規(guī)范了光伏面板廢物管理。
太陽能電池制造商受法律約束必須滿足特定的法律要求和回收標準,以確保太陽能電池板不會對環(huán)境造成負擔。那時,回收太陽能電池板的技術開始興起。
光伏生產(chǎn)商與政府機構合作,并提出了解決太陽能浪費的幾種方法。
太陽能板廢料
實際上,如果不進行回收利用流程,到2050年,將有6000萬噸的PV板廢物掩埋。由于所有PV電池均包含一定量的有毒物質,因此這將真正成為一種不太可持續(xù)的能源采購方式。
太陽能電池板回收流程
太陽能電池板有兩種主要類型,需要使用不同的回收方法。兩種類型(基于硅和基于薄膜)都可以使用不同的工業(yè)流程進行回收。目前,基于硅的面板更為普遍,盡管這并不意味著基于薄膜的電池的材料就不會有太大的價值。
關于太陽能電池板的回收利用的研究已經(jīng)產(chǎn)生了許多技術。其中一些甚至達到了驚人的96%的回收效率,但目的是在將來提高標準。
硅基太陽能電池板回收
硅基光伏面板的回收過程始于拆卸實際產(chǎn)品以分離鋁和玻璃部件。幾乎所有(95%)的玻璃都可以重復使用,而所有外部金屬零件都用于重新模制電池框架。其余材料在熱處理單元中于500°C進行處理,以簡化電池元件之間的結合。由于的熱量,封裝的塑料會蒸發(fā),從而使硅電池隨時可以進行進一步處理。支撐技術可確保甚至不浪費這種塑料,因此可將其重新用作熱源以進行進一步的熱處理。
熱處理后,將綠色硬件物理分離。其中的80%可以很容易地重復使用,而其余的則可以進一步完善。硅顆粒(稱為晶圓)會被酸腐蝕掉。破碎的晶圓將融化以再次用于制造新的硅模塊,從而使硅材料的回收率達到了85%。