鉅大LARGE | 點擊量:1167次 | 2020年08月31日
回收太陽能版,重點在于高價值硅和完整硅晶圓
太陽能板壽命可達30年,若沒好好管理,那么到2050年,屆時全球將堆積8,000萬公噸的廢棄太陽能板,對此,美國國家再生能源實驗室(NREL)評估各種太陽能回收處理方法后,最終提出一道指路明燈,鼓勵將研究重點放在回收高價值硅與完整硅晶圓上,也呼吁要更多研究來降低回收與環境成本。
太陽能板包含玻璃、鋁、硅、銅、貴金屬與其他塑料等材料,含65-75%玻璃、10-15%鋁框、10%塑料和3-5%的硅晶電池,只是早在太陽能板制造過程中,就已經與聚合物封裝膠(EVA)緊密融合,如何完整分離與個別回收都是各國的大難題。
過去也有許多科學家推出處理及回收方式,像是德國廠商GeltzUmwelt-Technologie用熱裂解方式,把不要的聚合物層燒毀、讓玻璃與面板分離,再透過篩子與空氣分級器來分離細小的材料;法國環保公司Veolia則是先用機器人將太陽能板分解成玻璃、硅、塑料、銅與銀,粉碎材料重新制造新面板。
根據規定,則采用登記每一片面板并事先繳交回收清理費,行政院環保署說法,目前業者重要采用熱處理法(熱熔法或熱刀法)將玻璃與電池片分離后,分別進行再利用,研究單位也已成功研發出熱裂解法及剝除法等兩種方式,可將廢太陽能光電板之玻璃上EVA去除。
顯然每家業者或是機構的回收方法都各不相同,有些國家也尚未推出太陽能板回收相關規定,NREL高級科學家GarvinHeath就表示,「太陽能是能源轉型的重要一員,我們要好好管理這些材料,進而發展出太陽能循環經濟。」
NREL團隊研究重要放在太陽能板核心、進行光電轉換的「硅晶電池」,硅材料是太陽能電池最重要的基礎原料,轉換效率又取決于硅的純度,這是因為同一種分子組成,所以分子排列較緊密,電子在其中的傳遞時就較順暢,像是轉換效率較高的單晶硅太陽能電池,就是把高純度的多晶硅(純度為99.999999999%)丟到單晶爐中熔煉成。
但NREL指出,有鑒于目前世界上的廢棄太陽能板量少,也只有一座太陽能專用硅晶回收設施,首要之務還是不斷投入太陽能回收研究,繼續研究和開發,以降低回收成本和環境影響,同時最大程度地提高材料回收率。
NREL建議,可以將重點放在高價值硅與完整的硅晶圓上,雖然說回收硅晶圓確實可行,但硅晶圓容易破裂,難以直接重復使用,因此為了回收更高價值(high-valuesilicon)的硅,還要研究與開發硅純化技術,并透過技術經濟分析和生命周期評估,探討不同回收處理的環境和經濟影響。
研究指出,尋找延長太陽能電池壽命、高效利用材料以及提高太陽能發電效率等做法,也有助于減少浪費。