回收硅,銀,銅和鋁等貴重金屬已成為緊迫的問(wèn)題,因?yàn)閳?bào)廢的光伏組件需要在不久的將來(lái)進(jìn)行回收以滿足大多數(shù)國(guó)家的法律要求。人們感興趣的是用于晶圓和半導(dǎo)體生產(chǎn)的高純度硅(>99.9%)的回收和再循環(huán)。按2012年金屬價(jià)格計(jì)算,晶體型光伏模塊中的Si價(jià)值估計(jì)約為$95/kW。以當(dāng)前30吉瓦/年的裝機(jī)容量計(jì)算,光伏組件中的金屬價(jià)值代表了寶貴的資源,應(yīng)在未來(lái)回收。到2040年和2050年,報(bào)廢光伏組件的回收將分別提供超過(guò)88,000和207,000tpa的Si。這占模塊制造所需硅的50%以上。在結(jié)晶硅組件上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)試可以通過(guò)HNO3/NaOH浸出從摻雜的Si中去除Al,Ag和Ti以及其他金屬離子,回收出>99.98%級(jí)的Si產(chǎn)物。在1520oC的條件下,使用CaO–CaF2–SiO2爐渣混合物進(jìn)行進(jìn)一步的火法冶煉,以清除酸浸后的殘留金屬,終可生產(chǎn)出>99.998%的品位Si。提出了一種基于HNO3/NaOH浸出和隨后熔煉的工藝,用于從廢棄或回收的光伏組件中回收
業(yè)界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到影響光伏組件回收的兩個(gè)主要因素。由于Cd,Pb等的污染,廢物和舊模塊的產(chǎn)生(歐盟自2012年起將其分類(lèi)為WEEE,必須由供應(yīng)商在報(bào)廢時(shí)收集)導(dǎo)致了環(huán)境問(wèn)題。潛在的原材料短缺也引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。據(jù)專(zhuān)家稱(chēng),由于產(chǎn)生的廢物量仍然太小而無(wú)法在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行回收,因此目前無(wú)法回收光伏組件。但是,根據(jù)歐洲光伏組件回收協(xié)會(huì)(PVCycle,2011年),到2030年,光伏組件產(chǎn)生的廢物預(yù)計(jì)將超過(guò)13萬(wàn)噸,這對(duì)于其回收而言是可持續(xù)的水平。
光伏生產(chǎn)商與政府機(jī)構(gòu)合作,并提出了解決太陽(yáng)能浪費(fèi)的幾種方法。
太陽(yáng)能板廢料
實(shí)際上,如果不進(jìn)行回收利用流程,到2050年,將有6000萬(wàn)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(zhì),因此這將真正成為一種不太可持續(xù)的能源采購(gòu)方式。
太陽(yáng)能電池板回收流程
太陽(yáng)能電池板有兩種主要類(lèi)型,需要使用不同的回收方法。兩種類(lèi)型(基于硅和基于薄膜)都可以使用不同的工業(yè)流程進(jìn)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(huì)有太大的價(jià)值。
關(guān)于太陽(yáng)能電池板的回收利用的研究已經(jīng)產(chǎn)生了許多技術(shù)。其中一些甚至達(dá)到了驚人的96%的回收效率,但目的是在將來(lái)提高標(biāo)準(zhǔn)。
太陽(yáng)能電池板包含許多有價(jià)值的元素,有可能在未來(lái)的面板中重新使用。例如,稀土元素(例如鎵和銦)通常用于太陽(yáng)能電池板的光伏電池中,而銅線和硅則用于電池板的布線中。銀也是一種可回收的金屬。重要的是,這些元素通常是通過(guò)采礦生產(chǎn)的,這是昂貴的,并且隨著地球上這些元素的供應(yīng)進(jìn)一步枯竭,價(jià)格會(huì)變得更高。
但是,回收太陽(yáng)能電池板并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程,因?yàn)樵S多有價(jià)值的元素分布在整個(gè)電池板上并與其他組件結(jié)合在一起。目前,將太陽(yáng)能電池板拆開(kāi)以回收稀土元素,銅,硅,玻璃和其他零件,需要耗費(fèi)大量人力且昂貴的過(guò)程。硅基光伏面板需要刮掉硅片然后融化,而薄膜光伏面板則需要用酸清洗以去除薄膜。
盡管如此,太陽(yáng)能電池板還是可以回收利用的,大部分來(lái)自電池板的材料都可以重復(fù)使用。隨著太陽(yáng)能電池板安裝數(shù)量的增加,回收材料對(duì)環(huán)境的重要性將越來(lái)越高,隨著行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,其回收成本也將降低。