光伏組件回收處理國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研

李穎雯，鄧 鑫，羅 多，張 玲[1.水發(fā)興業(yè)能源（珠海）有限公司， 廣東 珠海 519085 ；.珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司， 廣東 珠海 519085 ；3.珠海中建興業(yè)綠色建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 珠海 519085]

2010 年后，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)迅速崛起，成為全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至 2019 年底，我國(guó)新增光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量為 30.1 GW，全國(guó)累計(jì)光伏并網(wǎng)裝機(jī)量達(dá) 204.3 GW，新增和累計(jì)裝機(jī)容量均為全球第一。

隨著光伏市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，可預(yù)計(jì)到壽命期滿后，退役的光伏組件數(shù)量將急劇增加。據(jù)國(guó)際可再生能源署（IRENA）和國(guó)際能源署（IEA-PVPS）在 2016 年聯(lián)合發(fā)布的報(bào)告End-of-life management: Solar Photovoltaic Panels（《報(bào)廢管理：光伏組件》）預(yù)測(cè)，世界光伏組件的報(bào)廢量到 2030 年將達(dá) 800 萬(wàn) t，到 2050 年將達(dá)7 800 萬(wàn) t。另外，據(jù)科技部“十二五” 863 項(xiàng)目研究成果顯示，2030 年我國(guó)退役光伏組件預(yù)計(jì)將超 60 GW，到 2050 年，光伏組件的報(bào)廢量將達(dá) 2 000 萬(wàn) t，約為全球光伏組件報(bào)廢量的 1/3。

光伏組件的大部分材料是可循環(huán)再利用的材料，除了玻璃、硅、銅、鋁等有價(jià)值組分外，還包含銀、銦、鎵等稀有金屬。對(duì)光伏組件的材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕厥?，可?jié)約資源，有效緩解生態(tài)環(huán)境壓力，降低光伏全產(chǎn)業(yè)鏈能耗等指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化光伏組件全生命周期的綠色節(jié)能特性。

因此，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的光伏產(chǎn)業(yè)界和環(huán)境界將光伏組件的回收處理列為核心關(guān)注問(wèn)題之一。然而，在光伏組件回收處理方面，目前尚缺乏綠色評(píng)價(jià)技術(shù)、市場(chǎng)監(jiān)督、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、激勵(lì)政策等體系，各國(guó)亟須在這些方面加大力度，積極引導(dǎo)未來(lái)光伏組件回收處理產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1 光伏組件回收處理相關(guān)政策調(diào)研

1.1 我國(guó)在光伏組件回收處理方面的政策

在現(xiàn)階段，我國(guó)光伏組件退役數(shù)量尚未爆發(fā)性增長(zhǎng)，光伏組件回收規(guī)模還較小，國(guó)內(nèi)也沒(méi)有形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，仍未有光伏組件回收處理相關(guān)完善的政策和法規(guī)。但目前，我國(guó)正努力研究和出臺(tái)相關(guān)的政策，對(duì)光伏組件回收處理產(chǎn)業(yè)加以指導(dǎo)和要求，填補(bǔ)這部分空白。

1.2 世界各國(guó)在光伏組件回收處理方面的政策

在國(guó)外，特別是德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，隨著第一批商業(yè)化應(yīng)用的光伏組件使用陸續(xù)滿 25 a甚至滿 30 a，光伏組件的回收處理問(wèn)題，早已受到這些國(guó)家的關(guān)注。

早在 2004 年，日本即發(fā)行了《關(guān)于太陽(yáng)能電池類物品廢棄處理的法律事項(xiàng)》，隨后十幾年也在陸續(xù)提出與光伏回收處理相關(guān)的方案和指導(dǎo)方針，到 2016 年，日本環(huán)境省公布了光伏發(fā)電設(shè)備處理方法相關(guān)的方針，方針規(guī)定，廢舊光伏設(shè)備需要根據(jù)《廢棄物處理法》及《建設(shè)回收法》等進(jìn)行處理。

2014 年，歐盟 27 個(gè)成員國(guó)陸續(xù)執(zhí)行 WEEE 法令對(duì)光伏組件的回收令，目前 WEEE 法令進(jìn)入第三階段，對(duì)達(dá)到使用壽命的光伏組件將實(shí)現(xiàn) 85% 的回收率、80% 的再利用率，凡在歐洲的光伏制造商、分銷商以及安裝商都要全面遵守歐洲國(guó)家對(duì)廢棄物的管理規(guī)定，進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的光伏組件將必須上交一筆回收費(fèi)用。

2020 年 3 月，在美國(guó)華盛頓州參眾兩院通過(guò)了一項(xiàng)法案，發(fā)布該州的光伏回收新政策，要求最終設(shè)計(jì)和執(zhí)行一個(gè)綜合性的光伏產(chǎn)品回收計(jì)劃。

另外，在澳大利亞，不同的州和地區(qū)對(duì)于報(bào)廢光伏系統(tǒng)也有出臺(tái)不同的管理和處置辦法。

2 光伏組件回收處理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研

2.1 我國(guó)在光伏組件回收處理方面的標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國(guó)針對(duì)光伏組件回收處理的標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有且僅有幾個(gè)，分別是：①中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) T/CPIA 0002—2017《晶體硅光伏組件回收再利用通用技術(shù)要求》；②國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 38785—2020《建筑用薄膜太陽(yáng)能電池組件回收再利用通用技術(shù)要求》；③國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 39753—2021《光伏組件回收再利用通用技術(shù)要求》。其中， T/CPIA 0002—2017 主要規(guī)定了晶硅光伏組件回收再利用的術(shù)語(yǔ)與定義、基本原則、收集運(yùn)輸和貯存的基本要求、拆解、處理（包括基本原則、邊框處理、引出端處理、層壓件處理）、再生利用（涉及半導(dǎo)體材料、金屬材料、玻璃、聚合物）等，該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)通用性、指南性的技術(shù)文件。GB/T 38785—2020《建筑用薄膜太陽(yáng)能電池組件回收再利用通用技術(shù)要求》適用于碲化鎘和銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池廢棄組件的回收處理和再利用，主要規(guī)定了建筑用薄膜太陽(yáng)能電池組件的基本原則、收集運(yùn)輸及貯存、拆解處理、再生利用、管理等。GB/T 39753—2021 規(guī)定了光伏組件回收再利用的術(shù)語(yǔ)和定義、基本原則、收集、運(yùn)輸及貯存、拆解、處置、再生利用和管理，適用于光伏組件的回收再利用，包括晶體硅光伏組件、銅銦鎵硒光伏組件、硅基薄膜光伏組件、碲化鎘光伏組件，其他光伏組件的回收再利用可參照使用。該標(biāo)準(zhǔn)一方面明確了廢棄光伏組件回收需要遵循的原則，還對(duì)光伏組件回收過(guò)程的信息系統(tǒng)、回收機(jī)構(gòu)運(yùn)行要求進(jìn)行規(guī)定，確保整個(gè)回收過(guò)程環(huán)保、安全[1]。

2.2 國(guó)際在光伏組件回收處理方面的標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)組織，無(wú)論是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）還是國(guó)際電工委員會(huì)（IEC），都還沒(méi)有發(fā)布專門針對(duì)光伏組件回收處理的標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)了解，由某能源公司提出的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 21480Glass in building - General technical requirements of building integrated photovoltaic modules recycling（《ISO 21480 建筑玻璃-光伏建筑一體化組件回收通用技術(shù)要求》），于 2020 年 1 月通過(guò) ISO/TC 160/SC 1 投票，順利立項(xiàng)，并于 2021 年 1 月通過(guò)了 DTS 階段投票，目前正處于批準(zhǔn)階段，待發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)將給出光伏建筑一體化組件的回收要求，覆蓋了拆卸、收集、運(yùn)輸、拆解、回收、管理等環(huán)節(jié)，適用于晶硅光伏組件、薄膜光伏組件。

3 光伏組件回收處理相關(guān)技術(shù)進(jìn)展調(diào)研

3.1 光伏組件回收處理的一般流程

參考報(bào)告End of Life Management of Photovoltaic Panels Trends in PV Module Recycling Technologies（《光伏組件的報(bào)廢管理：光伏組件回收技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)》），得到當(dāng)前回收處理光伏組件的一般流程，如圖1所示。

圖1 光伏組件回收處理的一般流程

第一階段，將廢棄的光伏組件（包括失效的、破損的或退役的光伏組件）從使用地或組件制造廠運(yùn)輸?shù)接苫厥丈踢\(yùn)營(yíng)的工廠或中間處理廠。

第二階段，也是核心階段，在回收工廠或中間處理廠中，基于專門的工藝，分離光伏組件中有價(jià)值的材料，包括玻璃、金屬及其化合物。

第三階段，產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)（如金屬精煉廠等材料制造商）對(duì)分離后的回收物進(jìn)行提純和精煉，形成高價(jià)值材料再次進(jìn)入市場(chǎng)（不限于光伏行業(yè)）。

對(duì)于回收處理及精煉過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)價(jià)值材料，如灰塵等，可采用環(huán)保填埋技術(shù)進(jìn)行處理。值得注意的是，在回收處理過(guò)程中，組件中某些材料（膠膜等聚合物 EVA）處理中可產(chǎn)生熱量，可采用先進(jìn)工藝回收后可轉(zhuǎn)換成可觀的能源動(dòng)力。

3.2 光伏組件回收處理技術(shù)

為回收和循環(huán)再利用光伏組件中的材料，回收處理光伏組件的過(guò)程分為拆解和組分回收，參考報(bào)告End of Life Management of Photovoltaic Panels Trends in PV Module Recycling Technologies（《光伏組件的報(bào)廢管理：光伏組件回收技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)》），得到大致的過(guò)程和所應(yīng)用的技術(shù)，如圖2 所示。

圖2 光伏組件回收處理過(guò)程及技術(shù)

光伏組件的拆解是光伏組件回收處理步驟中很關(guān)鍵的一步，主要是對(duì)玻璃、太陽(yáng)電池分離和回收，目前有 3 種主流技術(shù)：機(jī)械法拆解、熱解法拆解和化學(xué)法拆解。其中，機(jī)械法是通過(guò)操作機(jī)械，剝離金屬邊框、破碎玻璃，將玻璃與其他元件分離，得到可回收的玻璃及其他組分；熱解法是通過(guò)加熱分解玻璃和太陽(yáng)電池之間的 EVA 封裝層，分離回收玻璃和太陽(yáng)電池，組件中的塑料在惰性氣體環(huán)境下可熱解為乙酸、丙烷、丙烯、乙烷、甲烷和其他可燃油和氣體；化學(xué)法是將聚合物封裝層溶解在化學(xué)溶劑中，實(shí)現(xiàn)玻璃和太陽(yáng)電池分離。對(duì) 3 種拆解技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表1所示。

表1 光伏組件 3 種拆解技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比[2-3]

光伏組件的組分回收主要是對(duì)拆解出來(lái)的太陽(yáng)電池中的貴金屬（如銀、銅等）進(jìn)行回收，可以通過(guò)選擇性浸提、沉淀、萃取等方法來(lái)完成。

另外，對(duì)于拆解下來(lái)的完整太陽(yáng)電池片，可考慮進(jìn)行電池片修復(fù)工序，使其恢復(fù)可使用的光電轉(zhuǎn)換效率，再次進(jìn)入光伏應(yīng)用鏈。

4 光伏組件回收處理相關(guān)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研

4.1 我國(guó)的光伏組件回收處理的相關(guān)企業(yè)

我國(guó)在光伏組件回收產(chǎn)業(yè)上起步較晚，但近幾年有越來(lái)越多國(guó)內(nèi)企業(yè)、機(jī)構(gòu)加入光伏組件回收處理行列當(dāng)中。目前，從事光伏組件回收處理相關(guān)研究和應(yīng)用的主要企業(yè)和機(jī)構(gòu)有：水發(fā)興業(yè)能源（珠海）有限公司、珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司、北京計(jì)科電可再生能源技術(shù)開(kāi)發(fā)中心有限公司、晶科能源有限公司、英利能源（中國(guó)）有限公司、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院等。但由于目前光伏組件的回收成本還很高，光伏組件回收處理的經(jīng)濟(jì)收益較低，讓很多想進(jìn)入光伏組件回收產(chǎn)業(yè)的企業(yè)望而卻步，整個(gè)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)光伏組件回收動(dòng)力還不太大。

4.2 國(guó)際的光伏組件回收處理的相關(guān)企業(yè)

國(guó)際上其他國(guó)家的光伏組件回收產(chǎn)業(yè)相對(duì)我國(guó)而言發(fā)展更早、更成熟，光伏組件回收企業(yè)也相對(duì)更多。其中，美國(guó)的 First Solar 公司有一套完整的光伏組件產(chǎn)品回收機(jī)制，可以保證光伏組件產(chǎn)品全部回收，不會(huì)在產(chǎn)品超過(guò)使用年限后被任意丟棄，將回收的光伏組件產(chǎn)品精煉后，把其中的部分稀有材料(如碲元素)再利用，實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)再利用。歐洲的 CdTe 光伏組件回收商業(yè)規(guī)模已經(jīng)實(shí)施了10 多年，日本目前已有 20 家公司被列為接受和“妥善處理”光伏組件的公司，而韓國(guó)也正在開(kāi)展產(chǎn)能 800 t/a 的光伏組件回收示范項(xiàng)目的研究工作。另外，國(guó)際能源署光伏電力系統(tǒng)項(xiàng)目工作組（IEA-PVPS）、意大利亞羅馬大學(xué)、德國(guó) SolarWorld 公司、日本北九州產(chǎn)業(yè)學(xué)術(shù)推進(jìn)機(jī)構(gòu)（FAIS）、韓國(guó)能源研究所（KIER）等機(jī)構(gòu)正在從事光伏組件回收處理的相關(guān)研究工作。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前，全球各國(guó)對(duì)光伏組件回收處理的關(guān)注度和需求在持續(xù)升高，雖然在回收處理技術(shù)方面已有一定的研究及相關(guān)成果，也有不少企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)紛紛加入光伏組件回收行列中；但無(wú)論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)，當(dāng)前光伏組件回收處理方面的政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)都不多，仍需繼續(xù)大力推進(jìn)。因此，在機(jī)制不完善的大背景下，需要政府盡快完善相關(guān)政策法規(guī)，也需要相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)用前瞻性的眼光站在社會(huì)和環(huán)境角度上，對(duì)光伏組件回收處理的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)做進(jìn)一步研究，建立完善的光伏組件回收處理標(biāo)準(zhǔn)體系，并繼續(xù)做好回收處理技術(shù)儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[4]。