“报废潮”来袭，退役光伏组件如何回收？

中能供热网报道：据统计，2021年我国新增光伏发电并网装机容量约5300万千瓦（即53GW），连续9年稳居世界首位。截至2021年年底，光伏发电并网装机容量达到3.06亿千瓦，突破3亿千瓦大关，连续7年稳居全球首位，实现市场规模全球第一、技术水平全球第一、企业实力全球第一、生产规模全球第一。

光伏供应链包括从硅材料提纯、铸锭拉棒、切片、电池和辅材、组件、平衡部件及系统集成、应用和退役回收。近年来，随着光伏向“制造绿色”和“绿色制造”并重的模式转变，我国已在物料获取、加工、包装、仓储、运输、使用阶段全面推行绿色低碳模式，而退役报废后的回收处理，无论从技术研究、标准制定、市场培育、产业发展到商业模式，都还是刚刚起步，成为打通光伏整个绿色供应链最后一个关键环节。
回收高峰将提前到来

当前，废旧光伏组件的固废利用主流处理方式有三种：一是降级使用或修复后使用；二是把边框和接线盒拆除后，作为填料使用到建筑领域或者作为垃圾焚烧；三是回收再利用。其中，废弃光伏组件的回收再利用被视为最科学有效的方法。

中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长、中科院电工研究所高级工程师吕芳是科技部“十二五”期间“863”回收项目的负责人，也是科技部“十三五”国家重点研发计划“可再生能源和氢能技术重点专项”的“晶硅光伏组件的回收处理成套技术和装备”项目（2019—2022年）首席科学家和项目负责人。谈到当前废旧光伏组件回收利用情况，吕芳告诉记者，全球光伏回收产业市场潜力巨大，国际能源署预计到2050年全球将有近8000万吨，约43亿块报废光伏组件需要处理。由于玻璃、铝、硅等材料，以及银、铟等稀有元素可以回收利用，回收也将产生约150亿美元的市场价值。中国光伏行业协会预测，到2030年中国将回收150万吨报废组件，2050年将达到2000万吨。随着近年来的大规模既有项目的技改，中国光伏组件回收高峰将提前到来。

“目前，我们可查到的很多数据大多是10年前统计出来的，随着光伏产业的高速发展，实际上我国光伏回收产业市场更大、形势更严峻。”吕芳说。

据了解，光伏组件中玻璃约占70%、铝材占比18%、硅材料占比3.5%，有色金属铜约占1.5%，稀有金属约占1%、黏合封胶占比6%。

“废旧光伏组件的绝大部分材料可以进行回收再利用。可以说，随着光伏组件大规模‘报废潮’的到来，如何环保回收处理废弃组件，已然成为亟待解决的行业问题。”

河北省凤凰谷零碳发展研究院副院长吴翠姑认为，与发达国家相比，我国在废弃光伏组件环保回收再利用方面的研究起步较晚。目前，市场上多为小作坊式或者不规范的零散企业回收，光伏回收市场无序。作坊式与零散企业由于技术受限，无法有效提纯电池片中有价值材料和贵金属，造成资源的极大浪费。同时，由于不规范的操作，也会对环境造成巨大的负担。

回收利用取得阶段性进展

近年来，面对严峻形势，同时也为应对“报废潮”的到来，各国都在积极行动。

2007年，欧盟在布鲁塞尔成立了光伏废物回收组织“PV Cycle”，2014年将光伏组件纳入欧盟“报废电子电气设备指令WEEE”；美国、日本等国家已经开始回收试验和示范；科技部“十三五”国家重点研发计划“可再生能源和氢能技术重点专项”中也部署了“光伏回收”专项研究。在国内外绿色制造规范中，如我国工业和信息化部绿色制造体系、美国EPEAT、欧盟ECOLABLE等体系中都包含回收指标。

此外，我国在技术方面也取得了一些进展。其中，英利集团、河北大学、零碳研究院、常州瑞赛等技术团队重点研究基于物理法的光伏组件回收技术，揭示了“有机粘结胶膜结构与表面粘结特性演化及解粘结机理”，研究了“硅材料/有机粉体粘附界面的亚微观分离或剥离特性”“高分子材料相态及界面附着强度特性”，突破了“硅材料/有机物/金属材料低损高效分离”“基于轨迹规划的精密分离工艺及控制系统和低损拆解分离”等关键技术，研制了边框拆解装备、热刀分离和粉碎分选等关键核心装备，并建成物理法环保回收示范线等。

从光伏回收标准来看，吴翠姑表示，近年来由中国电子技术标准化研究院组织光伏行业的龙头企业、科研院所的专家团队，编制了“废弃光伏组件回收利用标准体系”，涵盖了光伏回收基础与管理标准、组件分级判定标准、组件回收技术标准、组件回收及再生利用标准等类别。

“随着光伏行业的迅猛发展，我国开始研究探索能耗低、污染小、经济可行的光伏组件回收再利用技术路径。其中，硅晶光伏组件回收已形成初步市场，代表性研究机构有中山大学太阳能研究所、无锡尚德太阳能电力有限公司。建设回收生产线的有中国晶科能源有限公司热解EVA分离硅光伏组件技术，英利能源（中国）有限公司低温深冷研磨技术，铜铟镓硒薄膜光伏组件回收主要采取破碎分离技术，碲化镉薄膜光伏组件国内有龙焱能源科技有物理破碎加化学湿法提炼技术。”龙焱能源科技（杭州）有限公司的董事长吴选之说。

吴选之曾就职于北京有色金属研究总院和美国国家再生能源实验室（NREL），从事各类太阳能电池研究40多年。谈到近年来在光伏回收取得的成绩，他表示，龙焱对废旧组件的回收首先基于减少环境污染的目的，重点研究碲化镉薄膜太阳能电池中碲化镉膜层回收处理，利用产业优势，开发了一条物理拆解加湿法纯化分离的专利生产线，无害化回收占比98%的玻璃基材，并产出纯度达到80%的碲泥。

回收仍然面临不少难题

尽管取得了阶段性进展，但面对国内即将形成的巨大回收需求和市场增长，行业企业仍然面临不小的压力。

吕芳指出，废旧光伏组件属于一种新兴固废，相对于传统固废而言，回收经验并不丰富。近年来，在政策层面我国相继出台一些激励政策，已经进入重点关注领域。而从企业层面看，我国光伏制造企业早在10年前就参与到光伏回收的研发工作中，但仍缺乏市场引导和激励政策等支撑体系、缺乏专业组织和社团提供行业管理和服务、缺乏培训和能力建设、国际合作平台等，亟待成立专业的第三方行业组织。

吴选之认为，当前主要难点一是居民对回收光伏报废产品的意识薄弱，缺乏宣传引导，少有用户愿意主动支持回收。二是回收收集难，回收标准匮乏。光伏产品与传统的电子电器产品不同，光伏系列产品直接在外部空气中发电，受到地理位置及气候等因素影响大。若不采取强制措施，光伏投资企业一般从经济成本上考虑都不愿主动回收处理。

因此，吴选之建议：一是采用MILP 模型对光伏组件进行回收网络规划，合理设置回收中心，拆解处理中心、再制造中心、填埋场。二是对报废组件回收处理企业进行统筹规划，合理布局，建立包括用户、回收、拆解处理、再制造和废弃物填埋在内的完善的物流网络系统，对报废组件进行有效回收。三是针对当前阶段废旧光伏组件回收再利用较高的投入问题,建议根据国家宏观政策指导，政府因地制宜适度增加有关方面的惠利政策建设，给予一定财政支持，提高投入与回报收益比，推动完整的产业链条生成。

“从政策层面看，我国尚未出台专项、系统的光伏组件回收产业政策；从技术和装备层面看，尚未研发出商业化的光伏回收设备，短期内难以形成完整回收产业链。”提到当前面临的挑战，吴翠姑认为，在回收源头方面，光伏组件回收处置无专门的监督管理体系；在回收后材料再利用方面，光伏组件回收材料回收再利用渠道没有进行全面挖掘；在回收技术和装备方面，目前光伏技术和装备尚处于研发和示范线阶段，亟需资金或基金支持推动光伏回收产业化。

吴翠姑建议，首先制定专项、完善、系统、实操性强的回收产业政策体系，明确把光伏回收纳入到环保回收管控范围，对于非环保回收处置手段给予一定的处罚措施，对于采用环保方法回收处理的公司给予一定的激励政策。其次政府在财政支持政策方面，应向光伏技术和装备的研发予以倾斜，并重点支持光伏回收研发和产业化项目，快速提升一批光伏回收技术、研制一批装备、培育一批光伏回收公司。

从“并跑”到“领跑”未来可期


“我国是制造大国、应用大国，也应该是回收大国，这是责任担当。”谈到光伏回收的未来，吕芳满眼憧憬与热爱。她说，“10年前，在长期从事风电、光电及互补发电系统研究的导师许洪华建议下，我开始了对光伏回收的研究，如果说职业生涯再有10年的话，我希望能把这10年聚焦在光伏回收这件事情上。”

今年年初，为了打通光伏绿色供应链的最后一个关键环节，推动光伏退役后的无害化处理和回收再利用，在中国绿色供应链联盟支持下，由中国绿色供应链联盟光伏专委会联合相关企业和院校发起并成立了光伏回收产业发展合作中心。

“目前，一提到回收市场前景，没有人能说得清楚，所以成立光伏回收产业发展合作中心首要任务就是摸清家底。”吕芳指出，中心的成立旨在积极开展光伏回收技术创新和评价、光伏回收关键装备研制和示范、光伏回收标准体系制定和推广、光伏回收政策法规研究和建议、促进国际交流与合作，探索光伏回收市场的投融资模式，全方位推动光伏回收的相关工作。

“‘十四五’时期我国将面临光伏回收产业市场的到来，虽然相较于动力电池、电子电器的回收，我国光伏回收起步比较晚，但百废待兴，是难点也是机遇。”吕芳认为，尽管国外在10年前就开始研究光伏回收，但进展并不顺利，对于我国来说目前并没有成熟的经验去借鉴。可以说，我国的光伏回收技术水平并不落后，处于与国外技术的“并跑”阶段。我国是光伏应用和制造“双料冠军”，在此引领下，未来实现光伏回收从“并跑”到“领跑”的跨越十分有可能。