自本世紀(jì)初以來，世界范圍內(nèi)安裝的太陽能電池板的數(shù)量一直呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來幾十年仍將保持這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，全球太陽能裝機(jī)容量約為222GW。而根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)最近的一份報(bào)告估計(jì)，到2050年這個(gè)數(shù)字將可能達(dá)到4500GW。
然而，產(chǎn)生電力的太陽能電池板并非“長(zhǎng)生不老”。根據(jù)美國(guó)能源部的統(tǒng)計(jì)，太陽能電池板在正常使用環(huán)境下，工作壽命約為25至30年，具體取決于其使用環(huán)境。高溫可能加速太陽能電池板的老化過程，而其他負(fù)面因素（如雪或沙塵暴的重量等）可能會(huì)導(dǎo)致太陽能電池板表面和內(nèi)部電路的材料老損，逐漸降低電池板的功率輸出。
這就意味著，在當(dāng)前安裝的一些太陽能電池板不久之后就會(huì)“退休”。而且，每年都會(huì)有越來越多的產(chǎn)品從服務(wù)中退出，比如玻璃和金屬光伏組件很快就會(huì)增加到數(shù)百萬。
可以說，太陽能電池板老化的問題已成為世界各國(guó)面臨的最嚴(yán)重的問題之一。“這些問題離我們不再遙遠(yuǎn)，我們即將面臨廢物管理的問題，”國(guó)家可再生能源（IREA）實(shí)驗(yàn)室的資深科學(xué)家、太陽能專家Garvin Heath說。“可以公平地說，這一問題正開始被越來越多的人所承認(rèn)，我們很快就需要著手解決這個(gè)問題。”
回收再利用
許多人正在尋找的解決方案是回收利用。
但是隨著光伏板安裝的增加，未來對(duì)其的最終處置的需求同樣也在日益增加，然而目前處理這些光伏組件的能力尚顯不足。“有一些基礎(chǔ)設(shè)施，在這一點(diǎn)上，我認(rèn)為做的還不夠好，”Heath說。
部分問題在于太陽能電池板的回收非常復(fù)雜。太陽能電池板是由許多材料制成。目前，被業(yè)界普遍接受的太陽能光伏電池大體上可分為三代：第一代為硅晶太陽能電池，第二代為薄膜太陽能電池，高倍聚光電池、有機(jī)太陽能電池、柔性太陽能電池、染料敏化納米太陽能電池等新技術(shù)則統(tǒng)稱為第三代太陽能電池。
現(xiàn)在，市場(chǎng)上普遍應(yīng)用的是第一代硅晶太陽能電池。這是由純的結(jié)晶硅組成，并且用粘合劑和密封劑包裹起來，使它們很難被分離。而且，太陽能電板上包含的某些重金屬（如鎘和鉛），如果不能得到正確地回收循環(huán)再利用的話，一旦流入環(huán)境中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害。
“這些面板的壽命，它們的組裝方式以及制造方式使它們?cè)诨厥绽脮r(shí)面臨很大的困難，”美國(guó)最大的電子產(chǎn)品回收業(yè)務(wù)之一——ECS Refing特殊項(xiàng)目總監(jiān)Mark Robards說。面板是通過機(jī)械強(qiáng)行拆開，并且用酸進(jìn)行分解從而分離出晶體硅——這是大多數(shù)光伏制造商所使用的半導(dǎo)體材料。熱系統(tǒng)用于燃燒將它們粘合到其電樞上的粘結(jié)劑，酸性濕法冶金系統(tǒng)則用于分離貴金屬。
據(jù)Robards介紹，被分離出來的材料中有近75%是玻璃。玻璃很容易被回收到新產(chǎn)品中，但其轉(zhuǎn)售價(jià)值也很低。隨著太陽能電池板技術(shù)的進(jìn)步，制造商們正在努力尋找、使用對(duì)回收商有價(jià)值的部件（比如銅和銀）的方法。
“所以這些東西的基礎(chǔ)商品價(jià)值一直不斷下降，”Robards說。回收商能回收的價(jià)值越低，回收的積極性就越低。
盡管面臨挑戰(zhàn)，ECS一直在提高其光伏再生能力。“未來幾年，這是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的增長(zhǎng)領(lǐng)域，但在2020年左右或更久的時(shí)候，這個(gè)領(lǐng)域會(huì)出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，”Robards說。
當(dāng)然，除了從環(huán)境效應(yīng)方面考慮，巨大的經(jīng)濟(jì)效益也驅(qū)使了太陽能行業(yè)不少公司著手太陽能電池板的回收再利用。2016年，據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)和國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的太陽能光伏系統(tǒng)項(xiàng)目（IEA-PVPS）發(fā)布的《產(chǎn)品生命終期管理：太陽能光伏板》報(bào)告預(yù)計(jì)，如果對(duì)太陽能光伏板材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)鼗厥蘸驮倮�，�?050年，光伏板廢物量在全球商品市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到150億美元。
培訓(xùn)與成本
在市場(chǎng)穩(wěn)定之前，回收商很難將更多的業(yè)務(wù)集中在太陽能電池板上。但是，為了確保他們能提前做好準(zhǔn)備，太陽能行業(yè)正在制定計(jì)劃，以培訓(xùn)商業(yè)回收公司了解制造商的產(chǎn)品以及如何分解這些產(chǎn)品，美國(guó)太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（該協(xié)會(huì)代表太陽能公司和光伏制造商）規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)資深總監(jiān)Evelyn Butler如是介紹。
Butler表示，該協(xié)會(huì)還與回收商合作，共享他們正在處理的零部件和材料的數(shù)據(jù)，以便他們能夠開始跟蹤并預(yù)測(cè)其損耗。“在這一過程中，我們?nèi)蕴幱谄鸩诫A段，但我們希望在未來5到10年內(nèi)，將能夠提供有關(guān)這方面的行業(yè)數(shù)據(jù)，”她說。
一些光伏公司正在領(lǐng)導(dǎo)他們自己的回收工作。First Solar公司就是其中的佼佼者。
作為一家全球領(lǐng)先的太陽能光伏產(chǎn)品解決方案的供應(yīng)商，F(xiàn)irst Solar公司長(zhǎng)期以來一直為其產(chǎn)品提供回收服務(wù)，其產(chǎn)品分布在全球35個(gè)國(guó)家。為了減少對(duì)環(huán)境的影響，該公司一方面在生產(chǎn)和制造光伏組件過程中采用創(chuàng)新的制造工藝，保證其產(chǎn)品具有最低的碳足跡、最低的生命周期用水量以及最快的能量回收時(shí)間；另一方面，開發(fā)了一整套環(huán)保生產(chǎn)、運(yùn)維、回收產(chǎn)品的方案，努力創(chuàng)建環(huán)保生產(chǎn)、環(huán)保銷售的理念。
“我們公司已經(jīng)安裝了超過1億個(gè)模塊，但它們可能還需要10到15年的時(shí)間才能到達(dá)其生命周期的終點(diǎn)，”他說。“隨著時(shí)間的推移，我們的技術(shù)成本不斷下降，但與此同時(shí)，廢料的數(shù)量也在不斷增加。”
Raju說，該公司的長(zhǎng)期目標(biāo)是確保這一過程便宜且高效，足以應(yīng)對(duì)預(yù)計(jì)將激增的“退役”太陽能電池板。“總成本必須非常低，這樣人們就不會(huì)要考慮除了回收利用以外的其他選擇。在過去的8年里，我看到了這種成本的大幅削減，”他說。
First Solar公司負(fù)責(zé)回收業(yè)務(wù)的主管Sukhwant Raju表示，多年來，該公司的回收流程已逐漸得到改善。公司自己運(yùn)營(yíng)的光伏電站，其產(chǎn)品回收率很高，90%的半導(dǎo)體材料繼續(xù)使用在新生產(chǎn)的光伏模塊上，90%的玻璃也可以重復(fù)使用。
法律與法規(guī)
值得注意的是，在美國(guó)，大多數(shù)這些進(jìn)展都是在沒有法規(guī)指導(dǎo)的情況下獲得的。目前，對(duì)于不符合危險(xiǎn)廢物標(biāo)準(zhǔn)的光伏板的報(bào)廢管理，還沒有聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)或要求。對(duì)于那些無害的廢物，也沒有制定任何重要的國(guó)家規(guī)定。
Heath指出，華盛頓州于2017年通過了一項(xiàng)立法，要求制造商為該州出售的太陽能電池板的回收和循環(huán)利用提供資金。這是迄今為止有關(guān)太陽能電池板回收的最先進(jìn)的立法，不過這一法規(guī)預(yù)計(jì)到2021年才能全面實(shí)施。Heath還表示，華盛頓州并不是依賴太陽能的最大的州之一。在美國(guó)主要使用太陽能的州——加利福尼亞州，通過這樣的立法可能還需要幾年的時(shí)間。
不過，在美國(guó)以外，還有一個(gè)可遵循的指導(dǎo)方針。歐盟早在2003年就曾通過一項(xiàng)環(huán)保指令——《廢棄電子電氣設(shè)備指令》，該指令要求，制造商必須考慮到產(chǎn)品廢棄時(shí)所造成的環(huán)境污染問題，要為其在歐洲市場(chǎng)上銷售的處于產(chǎn)品生命終期的太陽能電池板提供回收費(fèi)用支持。
在Raju看來，短期內(nèi)美國(guó)不太可能出現(xiàn)類似的聯(lián)邦法規(guī)。但是，鑒于未來幾十年預(yù)計(jì)將有大量太陽能電池板會(huì)無法使用，專家們預(yù)測(cè)，涵蓋面更廣的規(guī)則將是不可避免的。
“我認(rèn)為這只是時(shí)間問題，”Raju說。“如果10年后我們沒有類似的計(jì)劃，我個(gè)人會(huì)感到非常驚訝。”■