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何双权: 光伏组件回收利用面临的难题

2021-07-06 08:34:11 太阳能发电网   作者: 何双权  

编者按:随着光伏发电的大规模利用,退役和废旧光伏组件的回收利用成为一个显性问题,同时也为行业带来了巨大的新商机。

本文节选自法国让穆兰?里昂第三大学可持续发展专业研究生论文《太阳能行业的可持续发展–聚焦废旧光伏组件回收再利用》,文章对废旧光伏组件的回收再利用进行了深入的分析与研究,作者何双权先生从事光伏制造行业十多年,现任无锡尚德太阳能电力有限公司执行总裁、无锡新能源商会执行理事长,其见解深刻睿智,本网特节选其论文内容编辑成独立文章发布,以飨读者。

本文为其二《光伏组件回收利用面临的难题》。

自光伏产业问世以来,光伏发电是否真正绿色这个话题就一直多有争议。如前文《光伏组件回收再利用的意义》所述,目前光伏发电已实现真正绿色的要求。也正是因为光伏发电的绿色无污染,才使得光伏发电得以大规模安装应用,并衍生出退役及废旧光伏组件的回收与利用问题。

目前来看,废旧光伏组件的回收再利用,还面临着一些难题。

回收技术落后

晶体硅光伏组件的结构如图所示,主要部件有表面玻璃、封装材料、硅晶片、背板和金属带。

表面钢化玻璃用于接收太阳光照射、增强组件的机械强度、耐久性和光学透明性;封装材料一般选用具有优异防潮性能的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),EVA在玻璃/密封胶/背板结构中具有良好的黏合性能;背板(TPT)为三明治结构,外侧2层聚氟乙烯膜(PVF)涂敷在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上。

目前国外已有的成熟光伏组件回收处理技术主要有三种,包括物理分离、有机溶剂溶解法、热处理与化学方法相结合。

晶体硅光伏组件结构

1)物理分离法

物理分离法是指将组件经破碎、金属剥离、湿法冶金分离等步骤来回收金属。实验表明此方法仅可获得17.4%金属回收率。

2)有机溶剂溶解法

有机溶剂溶解法是指选择几种有机溶剂浸泡去除背板的晶硅电池片,用有机溶剂溶解封装材料EVA,使玻璃与电池片分离,此方法可以获取整块完整的电池片。

3)热处理与化学方法相结合法

热处理与化学方法相结合法是指把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中,将封装材料EVA去除干净,得到纯净的电池片,再使用化学方法把电池片表面的减反射层、银浆和铝去除,得到纯净的硅片。

对于废旧光伏组件,手工拆解很难,目前的回收技术基本上是物理分离大体回收含杂质的硅片,有机溶剂浸泡获得完整硅片,以及热处理与化学方法结合缩短回收时间等,三种方法的优缺点见下表:

回收废旧晶体硅太阳能电池的方法

由上表可以看出,物理分离方法操作简单、工艺环保,但是该方法回收率低且后期分离难处理;有机溶剂溶解法虽然操作简单、能耗低、回收率高,但是在回收过程中产生的废液难以处理,如果处理不当容易导致环境污染;热处理与化学方法相结合的方法物耗低、反应时间短、回收效率高,但是也存在废旧物难处理的问题。

总的来说,现有的光伏组件回收方法还存在一定的弊端,废旧光伏组件回收处理过程中产生的废液、废气如果处理不当,会对环境造成二次污染。

根据新思界产业研究中心公布的《2019-2024年光伏组件回收行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示,全球对废旧光伏组件的回收工艺尚处在试验状态,其中Veolia和GeltzUmelt-Technology已经进入实验性生产阶段。

在中国,光伏组件回收尚处于起步阶段,规模较小,没有形成相应的产业链,加之关注光伏组件回收技术的学者较少,也还没有形成完整的处理工艺,这些因素均不利于光伏组件回收行业的发展。

政策法律有待完善

由于国内关注废旧光伏组件回收处理工作及其政策体系建设的研究者价绍,导致中国有关废旧光伏组件回收方面的政策法律较少且不完善,这给废旧光伏组件的回收工作带来挑战。

按公认的技术标准,光伏组件有25年左右的生命周期。如果从2010年中国第一批金太阳工程项目的落地算起,到2020年,这批项目已进入运行的第10年,距离组件回收仍有时日。所以光伏行业中的不少人认为中国的光伏组件回收周期尚未到来,没有对废旧光伏组件回收产生足够的重视。

但一个值得注意的现象是,不少业内专家对光伏组件回收情况进行预测时,考虑到一些外在因素对光伏组件寿命的影响,会把组件回收的高峰期提前5-10年,也就是说废旧光伏组件的报废在2025年就会进入密集期。

目前,日本、德国等光伏应用发达国家已经建构了较为完善的废旧组件回收政策体系,值得我们借鉴和参考。基于此,中国应在充分借鉴和学习其他国家既有经验的同时,以光伏产业的实际发展情况为基础,尽快组织有关部门加强对废旧光伏组件回收再利用政策体系的研究,制定废旧光伏组价回收管理规范,力争在大面积废旧光伏组件需要处理之前形成完善、实操性强的回收政策体系。

回收低收益高成本

以标准尺寸的光伏组件回收为例,玻璃在光伏组件中所占比重最大,大约12千克,然而废玻璃并不是很值钱。根据现在的市场行情,从光伏组件中分离出来的废玻璃可以卖到600元/吨,则每块组件的玻璃售价大约2.1元。

塑料背板约占400克,每吨售价大约为1500元,则每块组件的塑料背板售价约为0.63元。

一块光伏组件中大约有140克硅,每吨售价约10000元,则每块组件的硅售价1.4元左右。

光伏组件中有少量的金属,其中最值钱的是银,银在废旧光伏组件中最具回收价值,每个组件的银含量约为8克,每克售价5.6元,每块组件的银售价为45元。按照一块组件中铜的含量100克来计算,以高纯度铜的价格,每件组件的铜也只值6元左右。

框架拆除后,光伏组件中仍有一些铝,但只有80克左右,按现在的价格,每块组件的铝大约值1.4元。

经过上述计算,一块光伏组件所产生的总收益为56.53元,然而每块组件的回收成本大约为75元。

受制于安装、使用条件的要求,中国已建光伏发电项目中有很大一部分都处于偏僻的西北地区或者位于屋顶之上,这将会导致回收工作中运输成本的增加。由于运输成本高,许多光伏组件在达到报废期后,都被采用现场丢弃的处理方式,可见如果不采取强制措施,服务期满后的光伏组件回收工作很难落实到实处。

另外,光伏组件的回收需要购置专门的回收设备与相关材料,这将进一步增加光伏组件的回收成本。因此,由于废旧光伏组件的回收回收成本过高以及可获得的利润较小的原因,企业参与组件回收的积极性并不高,这导致市场对光伏组件回收的驱动力不足。

造成光伏组件回收成本高的原因主要有以下几个方面:

第一,光伏组件很大一部分都建于偏僻的西北地区或者位于屋顶之上,这将会导致组件回收难度大、成本高。

第二,对光伏组件回收处理需要购置专门的回收设备与相关材料,进一步增加光伏组件的回收成本。

第三,针对废旧光伏组件的回收处理的技术尚不成熟,处理过程中投资消耗较大,而回收物质的纯度却不高。

第四,废旧光伏组件回收尚未形成大规模的操作形式,这也是其回收成本高的原因之一。

综上所述,退役及废旧光伏组件回收再利用是一项系统工程,其间的每一个环节都相辅相成、互相影响。相关政策法规的制定与实施可以推进光伏回收产业链的形成,扩大光伏回收规模;而完整的光伏回收产业链又会催生光伏回收新技术的产生,从而降低光伏组件的回收成本。

文| 何双权(无锡尚德太阳能电力有限公司执行总裁)

太阳能发电网| 编辑:秋石




责任编辑: 李颖

标签: 何双权 光伏组件 回收利用

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