者 / Maddie Stone/Grist 译者/ Annie Lok Yan- Wong

https://grist.org/energy/solar-panels-are-starting-to-die-what-will-we-do-with-the-megatons-of-toxic-trash/

太阳能电池板是一种複杂的技术,在其使用寿命结束时会变成又大又笨重的电子垃圾——而目前世界上大部分地区都没有应对这种情况的计划。

但我们需要尽快开发一个,因为太阳能电子垃圾即将过剩。国际可再生能源机构预计,到2050年,多达 7800 万吨的太阳能电池板将达到使用寿命,全球每年将产生约 600 万吨新的太阳能电子垃圾。虽然这一个数字只佔人类每年产生的电子垃圾总量的一小部分,但标准的电子回收方法并不能减少太阳能电池板的数量。我们需要定制的回收解决方案才能从中回收最有价值的材料,包括银和硅。如果我们未能製定这些解决方案以及让它们广泛採用的政策,我们已经知道后果是什麽。

“如果我们不强制回收太阳能板,许多有用的组件将被堆填,”亚利桑那州立大学太阳能研究员孟涛说,他最近撰写了一篇关于回收硅太阳能电池板的评论论文,而硅太阳能电池板佔太阳能市场的 95%。

太阳能电池板由光伏 (PV) 电池组成,可将阳光转化为电能。当这些面板进入垃圾填埋场时,宝贵的资源就会浪费掉。由于太阳能电池板含有铅等有毒物质在分解时会渗出,垃圾填埋也会造成新的环境危害。
大多数太阳能製造商声称他们的电池板可以使用大约 25 年,直到 2000 年代初,世界才开始广泛部署太阳能。因此,今天退役的面板数量相当少。据董事 珍克拉克 称,PV Cycle 是一家致力于太阳能电池板回收和回收的非营利组织,每年在整个欧盟收集数千吨太阳能电子垃圾。该数字包括已达到使用寿命的太阳能电池板,也包括因风暴损坏、存在某种製造缺陷而被更新、被更高效的型号更替而提前退役的太阳能电池板。
当太阳能电池板达到使用寿命时,它们有可能面临几种命运。根据欧盟法律,生产商必须确保其太阳能电池板得到正确回收。在日本、印度和澳大利亚,回收的标准正在製定中。在美国,除了华盛顿的州法律外,没有任何太阳能回收要求。由行业主导的自愿回收工作的范围亦有限。 “目前,我们非常有信心回收太阳能电池板的数量约为 10%,”Recycle PV Solar 的首席执行官山姆范德霍夫说,该公司是少数致力于光伏回收的美国公司之一。其馀的90%,他说,将送去垃圾填埋场或出口到海外,在环境保护意识薄弱的发展中国家再利用。
即使被回收利用,过程也有很大的改进空间。太阳能电池板本质上是一个电子三明治。填充物是一层薄薄的晶体硅电池,通过聚合物和玻璃片将其与两侧的元件绝缘并保护起来。所有的零件都固定在一个铝製框架中。在面板的背面,接线盒包含铜线,可在产生电力时将其导走。
在典型的电子垃圾处理设施中,这种高科技三明治会被粗暴地处理。回收商通常会取下面板的框架及其接线盒以回收铝和铜,然后切碎模块的其馀部分,包括玻璃、聚合物和硅电池,电池上涂有银电极并使用锡和铅进行焊接。 (因为按重量计算,这种混合物中的绝大多数是玻璃,因此所得产品被认为是一种不纯的碎玻璃。)Tao 和他的同事估计,一个回收商拆开一个标准的 60 单元硅面板可以获得大约 3 美元的回收铝、铜和玻璃。与此同时,范德霍夫表示,在美国回收该面板的成本在 12 到 25 美元之间——扣除运输成本后,“通常等于回收成本”。同时,在允许这样做的州,将太阳能电池板倾倒在固体垃圾填埋场中的成本通常不到一美元。
“我们认为,美国的太阳能板回收的一大盲点是成本远远超过收入,”孟说。 “大约是 10 比 1 的比例。”
如果太阳能电池板中更有价值的组件——即硅和银——能够被有效地分离和纯化,便可以提高成本收入比。有少数专门的太阳能光伏回收商正在尝试这样做。威立雅在法国经营着世界上唯一商业规模的硅光伏回收工厂,将面板切碎和研磨,然后使用光学技术回收低纯度硅。根据 Vanderhoof 的说法,Recycle PV Solar 最初使用“热处理和球磨机工艺”,可以回收面板中 90% 以上的材料,包括低纯度银和硅。但该公司最近从其欧洲合作伙伴那裡收到了一些新设备,可以“回收 95% 以上的物料”,同时更好地分离回收的材料。

但一些光伏研究人员认为还有改善的空间。在最近的另一篇评论论文中,由国家可再生能源实验室科学家领导的一个团队呼吁开发新的回收工艺,其中所有金属和矿物都以高纯度回收,目标是使回收尽可能经济可行并儘可能对环境有益.正如主要研究作者 加文希思解释的那样,此类过程可能包括使用热处理或化学处理将玻璃与硅电池分离,然后应用其他化学或电气技术来分离和纯化硅和各种微量金属。
“我们推广的是高价值综合回收系统,”希思告诉格里斯特。 “高价值意味着我们希望从这些模块中回收所有有价值的组成材料。”综合“是指可以处理所有这些材料的回收过程,而不必从一个回收商送到下一个。”

除了开发更好的回收方法外,太阳能行业还应考虑如何尽可能重新利用太阳能电池板,因为用过的太阳能电池板的价格可能高于其中的金属和矿物(并且因为再利用通常比回收所需的能源更少)。与回收产业的情况一样,欧盟在这方面走在尖端:通过太阳能产业循环商业模式计划,欧盟委员会正在资助一系列实验性项目,展示如何重新利用屋顶和太阳能农场的太阳能电池板,包括为柏林的电动自行车充电站和比利时的住宅区供电。​​​​​​​​​​还会对其收到状况良好的电池板进行重新认证和转售,范德霍夫表示这有助于抵消回收成本。然而,他和陶都担心,美国的各种回收商正在向发展中国家出售质量监管不高的海外二手太阳能电池板。 “而这些国家通常没有针对电子废物的规定,”陶说。 “所以最终,你把问题抛给了一个贫穷的国家。”

为了太阳能回收行业的可持续发展,我们最终需要政策和法规的支持。美国可以效彷欧盟的模式,为生产商回收和重用太阳能电池板提供资金。但在此之前,美国立法者需要认识到问题的存在并且明白为题只会变得越来越大,这也是为什麽范德霍夫花费大量时间教育他们。

​​​​​​​​“我们需要面对事实———太阳能电池板确实会随着时间的推移而失效,而且这样的太阳能电池板将会越来越多,”他说。 “当他们开始失去功能时,我们该怎麽办?把责任推给消费者是不对的,而这正是我们的现况。”

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