太阳能电池板的使用寿命结束后将会发生什么?

支撑太阳能电池
在上面 戴夫·韦弗

太阳能正在崛起曲棍球球棍的时刻。自21世纪初以来,全球安装的太阳能电池板数量一直在增加日益增长的呈指数增长,而且预计这种趋势将持续几十年。截至2015年底,全球安装的太阳能约有2220亿瓦。根据一项最近的报告(PDF)根据国际可再生能源机构(International Renewable Energy Agency)的数据,到2050年,这一数字可能会达到4500万千瓦。

但是太阳能电池板产生的能量不会永远持续。行业标准寿命约为25至30年,这意味着在当前热潮早期安装的一些电池板不久就会退役。每过一年,就会有更多的服务被移除——玻璃和金属光伏组件很快就会增加到数百万,然后是数千万吨的材料。

美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)资深科学家、太阳能专家加文?希思(Garvin Heath)说,“离这些设备被淘汰已经不远了,我们将面临废物管理问题。”“公平地说,这个问题已经开始得到更广泛的认识,我们很快就要开始着手解决这个问题。”

太阳能装置图
经合组织/机构

随着光伏板安装的增加,最终配置的需求也在增加。OECD/IEA,设计:贝克勒尔研究所编辑:Mary Brunisholz, IEA PVPS分析:Gaetan Masson, IEA PVPS任务1,2016,全球PV快照(1992-2016),IEA出版。

许多人寻求的解决办法是回收利用。但是,处理即将到来的光伏组件流的能力还不够。“有一些基础设施,”希思说。“我不认为它在这一点上特别成熟。”

部分问题是太阳能板的回收很复杂。它们由许多材料组成,其中一些是危险的,并由粘合剂和密封剂组装而成,这使得分解它们具有挑战性。

“这些电池板的使用寿命、组装方式以及制造方式,使得用一个术语来说,“去制造”(de-manufacture)本身就很困难,”for的特别项目主管马克罗巴兹(Mark Robards)说ECS精炼太阳能板会被机械地拆开,然后用酸分解,以分离出晶体硅,这种半导体材料是大多数光伏制造商所使用的。加热系统用于燃烧将它们与电枢结合的粘合剂,而酸性湿法冶金系统用于分离贵金属。

罗巴兹说,分离出来的材料中有近75%是玻璃,这种材料很容易被回收制成新产品,但转售价值也很低。不仅如此,可回收利用的东西也是一个移动的目标。作为太阳能电池板技术改进在美国,制造商正在慢慢地寻找方法,避免使用铜和银等对回收商有价值的零部件。

罗巴兹说:“因此,这些商品的潜在价值持续下降。”回收商能提取的价值越低,回收的动力就越小。

尽管存在这些挑战,ECS一直在提高其光伏回收能力。罗巴兹说:“未来几年,这是一个还算不错的增长领域,但在2020年左右或更久的时间内将出现爆炸式增长。”他预计将有数百万公吨的电池板实现下线。

培训和成本

除非有稳定的供应,否则回收商很难将更多的业务集中在太阳能电池板上。为了确保它们准备就绪,太阳能行业正在制定计划,培训商业回收公司了解制造商的产品中有什么,以及如何分解它们太阳能工业协会这是一个代表太阳能公司和光伏制造商的贸易组织。

巴特勒说,该组织还与回收商合作,分享他们正在处理的部件和材料的数据,以便他们开始跟踪和预测他们的废物。

她说:“我们仍处于这个过程的早期阶段,但我们希望在5到10年内,我们能够提供有关这方面的行业数据。”

太阳能循环系统
第一太阳能公司

太阳能光伏电池板生产商First Solar利用回收设施从废弃的太阳能电池板中提取组件,并最终进行再利用。

一些光电公司也在自己的回收工作中发挥着主导作用。第一太阳能公司美国最大的光伏供应商之一,长期以来一直为其产品提供回收利用。公司负责回收业务的主管苏赫万特?拉朱(Sukhwant Raju)说,多年来,公司的回收流程逐渐得到改善。

他说:“我们公司已经安装了超过1亿个模块,但它们可能还需要10到15年才能达到使用寿命的阶段。”“随着时间的推移,我们的技术成本在下降,但与此同时,废料的数量在增加。这给了我们规模经济。”

拉朱说,公司的长期目标是确保这个过程足够廉价和高效,以应对预计将出现的大量退役电池板。

“总成本必须非常低,以至于没有人会考虑除了回收之外的其他选择。”在过去的8年里,我看到这个成本已经大大降低了。”

结合更好的回收方法,该公司的面板设计有利于回收。在其退役面板中,高达90%的玻璃和半导体材料可以在新的面板或其他玻璃产品中重复使用。

法律、法规

在美国在美国,这些进展大多是在没有监管指引的情况下取得的。目前还没有联邦标准或要求对不符合有害废物标准的光伏板进行寿命结束管理——通常情况下也不符合。对于这些非危险废物也没有制定任何主要的国家规则。

国家可再生能源实验室的希思指出,华盛顿州去年通过立法要求制造商资助回收和回收在该州销售的面板。这是迄今为止关注太阳能电池板回收的最先进的立法,但是法规预计不会全面推行(PDF)直到2021年。希思还指出,华盛顿并不是依赖太阳能的最大州之一。在加州,一个主要的太阳能州在美国,立法可能仍需数年时间。

美国以外的地区尽管如此,还是有一个可以效仿的模式。欧盟的废弃电器和电子设备指令要求生产商金融临终治疗在欧洲销售的太阳能电池板。

据第一太阳能公司的拉朱说,美国近期内不太可能出台类似的联邦法规。但考虑到未来几十年大量的太阳能电池板预计将停止使用,专家预测,出台更多涵盖范围更广的法规是不可避免的。

拉朱说:“我认为这只是时间问题。“如果10年后我们没有类似的计划,我个人会感到非常惊讶。”

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