NREL 為太陽能循環經濟方向指路,高價值矽與矽晶圓將是回收重點

作者 | 發布日期 2020 年 07 月 16 日 16:10 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


太陽能板壽命可達 30 年,若沒好好管理,那麼到 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後,最終提出一道指路明燈,鼓勵將研究重點放在回收高價值矽與完整矽晶圓上,也呼籲需要更多研究來降低回收與環境成本。

太陽能板包含玻璃、鋁、矽、銅、貴金屬與其他塑膠等材料,含 65-75% 玻璃、10-15% 鋁框、10% 塑膠和 3-5% 的矽晶電池,只是早在太陽能板製造過程中,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 Geltz Umwelt-Technologie 用熱裂解方式,把不需要的聚合物層燒毀、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、矽、塑膠、銅與銀,粉碎材料重新製造新面板。

根據目前台灣現行的規定,則採用登記每一片面板並事先繳交回收清理費,行政院環保署說法,目前業者主要採用熱處理法(熱熔法或熱刀法)將玻璃與電池片分離後,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 Garvin Heath 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 團隊研究主要放在太陽能板核心、進行光電轉換的「矽晶電池」,矽材料是太陽能電池最重要的基礎原料,轉換效率又取決於矽的純度,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矽太陽能電池,就是把高純度的多晶矽(純度為 99.999999999%)丟到單晶爐中熔煉成。

但 NREL 指出,有鑑於目前世界上的廢棄太陽能板量少,也只有一座太陽能專用矽晶回收設施,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矽與完整的矽晶圓上,雖然說回收矽晶圓確實可行,但矽晶圓容易破裂,難以直接重複使用,因此為了回收更高價值(high-value silicon)的矽,還需要研究與開發矽純化技術,並透過技術經濟分析和生命週期評估,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,也有助於減少浪費。

(首圖來源:pixabay

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