太阳能板寿命可达 30 年,若没好好管理,那么到 2050 年,届时全球将堆积 8,000 万公吨的废弃太阳能板,对此,美国国家再生能源实验室(NREL)评估各种太阳能回收处理方法后,最终提出一道指路明灯,鼓励将研究重点放在回收高价值硅与完整硅晶圆上,也呼吁需要更多研究来降低回收与环境成本。
太阳能板包含玻璃、铝、硅、铜、贵金属与其他塑胶等材料,含 65-75% 玻璃、10-15% 铝框、10% 塑胶和 3-5% 的硅晶电池,只是早在太阳能板制造过程中,就已经与聚合物封装胶(EVA)紧密融合,如何完整分离与个别回收都是各国的大难题。
过去也有许多科学家推出处理及回收方式,像是德国厂商 Geltz Umwelt-Technologie 用热裂解方式,把不需要的聚合物层烧毁、让玻璃与面板分离,再透过筛子与空气分级器来分离细小的材料;法国环保公司 Veolia 则是先用机器人将太阳能板分解成玻璃、硅、塑胶、铜与银,粉碎材料重新制造新面板。
根据目前台湾现行的规定,则采用登记每一片面板并事先缴交回收清理费,行政院环保署说法,目前业者主要采用热处理法(热熔法或热刀法)将玻璃与电池片分离后,分别进行再利用,研究单位也已成功研发出热裂解法及剥除法等两种方式,可将废太阳能光电板之玻璃上 EVA 去除。
显然每家业者或是机构的回收方法都各不相同,有些国家也尚未推出太阳能板回收相关规定, NREL 高级科学家 Garvin Heath 就表示,“太阳能是能源转型的重要一员,我们要好好管理这些材料,进而发展出太阳能循环经济。”
NREL 团队研究主要放在太阳能板核心、进行光电转换的“硅晶电池”,硅材料是太阳能电池最重要的基础原料,转换效率又取决于硅的纯度,这是因为同一种分子组成,所以分子排列较紧密,电子在其中的传递时就较顺畅,像是转换效率较高的单晶硅太阳能电池,就是把高纯度的多晶硅(纯度为 99.999999999%)丢到单晶炉中熔炼成。
但 NREL 指出,有鉴于目前世界上的废弃太阳能板量少,也只有一座太阳能专用硅晶回收设施,首要之务还是不断投入太阳能回收研究,继续研究和开发,以降低回收成本和环境影响,同时最大程度地提高材料回收率。
NREL 建议,可以将重点放在高价值硅与完整的硅晶圆上,虽然说回收硅晶圆确实可行,但硅晶圆容易破裂,难以直接重复使用,因此为了回收更高价值(high-value silicon)的硅,还需要研究与开发硅纯化技术,并透过技术经济分析和生命周期评估,探讨不同回收处理的环境和经济影响。
研究指出,寻找延长太阳能电池寿命、高效利用材料以及提高太阳能发电效率等做法,也有助于减少浪费。
- News Release: NREL Research Points to Strategies for Recycling of Solar Panels
(首图来源:pixabay)
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