废旧光伏电池回收利用技术及政策【SMM光伏论坛】lg...

在由上海有色网（SMM）主办的CLNB 2024（第九届）中国国际新能源产业博览会——光伏发电系统供应链论坛上，生态环境部固体废物与化学品管理技术中心主任许涓对废旧光伏电池回收利用技术及政策进行了介绍。

一、基本介绍

1.光伏组件的来源及数量

全球趋势：全球光伏装机容量从2010年40 GW增长到2019年580 GW，年均增长34.5%

我国趋势：到2020年年底，我国光伏组件累计装机容量达253 GW。

预测：到2030年，全球废旧光伏组件的总量将达8 Mt，到2050年，这一数字将增至78 Mt；可再生能源电力占比2025年33%→ 2050年达到86%(IEA,IRENA,BP)。

2.光伏组件的种类及结构

（1）光伏系统构成

（2）光伏组件类型：晶体硅组件（主要成分：硅、银、铝）、碲化镉组件（主要成分：碲、镉、铟、锡、银）、铜铟镓硒组件（主要成分：铜、铟、镓、硒、碲、镉）。

（3）光伏组件结构：晶体硅太阳能电池是光伏组件的核心部分。

（4）晶体硅组件构成：退役组件仍包含大量有价值材料：硅、银、铝、铜、钢、玻璃、塑料、铅、锡等。

二、回收利用技术现状

1、回收利用技术种类

（1）组件拆解

为回收和循环利用光伏组件中材料，晶硅组件回收技术分为组件拆解和组分回收两个步骤。

2、回收利用技术特点

（1）组件拆解

其对不同去除EVA的晶体硅光伏组件回收工艺方法比较进行了阐述。

（2）组分回收

传统晶硅退役组件的电池回收，主要依托选择性浸提、沉淀、萃取等方法，将电池片中贵重金属（银、铜等）分别回收。

另外，对于从组件拆解下来的完整电池片，可考虑进行电池片修复工序，使其恢复可使用的光电转换效率，再次进入光伏应用链条。

3、回收利用技术情况

（1）技术情况

（2）组件回收面临的难题

►技术上：

•回收过程中污染物的产生和处理的问题。

•前期投产的晶硅电池组件多采用含氟背板，经过焚烧会产生氟化氢等毒性气体。同时，含氟背板中碳氟化合物结构不易破坏，较长时间无法降解。

•应用潜力较大的碲化镉薄膜电池中含有剧毒重金属镉，会通过食物链积累危机人类健康。

•另外，如果回收工艺使用了化学溶剂来溶解光伏组件中的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，虽然可以回收高纯硅、高价值金属材料，但也会产生大量有机和无机酸、碱废液，对环境污染较严重。

EVA高温热解气化时导致的应力，通过机械破碎玻璃或激光划图+优化的升温速率可解决

完整硅片的使用成为新课题：1）电池效率提升显著、大尺寸成为方向；2）或许硅粉更有价值，但成本成为问题。

EVA有机溶剂中溶胀，需解决

根据需求，多种技术组合，实现回收目标。

3、回收利用流程

►经济效益上：

•光伏组件回收若不能产生规模效应经济效益不明显。目前，只有以PV Cycle为例的少数企业能够实现盈利。

•在欧洲电子电气废弃物(WEEE)新规章等政策的推动下，PV Cycle自成立以来占据了欧洲90%的市场份额。

•在国内，由于目前的回收规模较小，尚无专业企业开展，资源化的回收技术还处于实验室研发阶段，且多数技术能耗较高，经济性较差，导致市场发展动力不大。

►政策上：

•欧盟2012年将光伏组件列为电子废弃物进行管理，要求必须集中收集85%的废旧组件，同时80%的必须要进行再循环利用。

•国内对于光伏组件的回收方面并未出台相关政策，对于光伏组件的处置无专门的监督管理体系，对再生材料的销售也无相应政策支持，加上目前报废量并不大，多数企业处于观望阶段。

三、污染控制技术要求

1、拆卸过程污染控制要求

1.废弃光伏组件应按可行的顺序进行拆解，得到接线盒、引出线、边框和光伏层压件。

2.废弃光伏组件拆解时应保证光伏层压件的完整性。

3.不应丢弃预先取出的所有零部件。所有取出的零部件及材料应贮存在适当场所，并清楚的标识。

4.拆解场地应符合 HJ/T 181 的规定。

5.生态修复要求拆卸后的风电和光伏设备基础及附属设施应遵照主管部门要求，进行合规处理。

6.环境保护要求废风电和光伏设备的拆解、破碎宜遵循资源高值化原则，最大限度保证拆解、破碎产物的循环利用。现场应有完备的污染防治机制和处理环境污染事故的应急预案。

2、收集、贮存、运输污染控制要求

►收集：

1.禁止将废弃组件混入生活垃圾或工业固体废物中。

2.收集商应将收集的废弃组件交给有资质的机构拆解、处理。

3.收集过程中，应设置防护措施，避免掉落、污染环境或危害人体健康。

►运输：

1.在运输前应进行登记。

2.严禁运输过程中擅自对废弃组件采取任何形式的拆解、处理。

3.运输过程中的防护措施等应满足相关标准的要求。

4.应避免运输过程的二次破坏。

►贮存：

1.废弃组件贮存场地应符合 GB 18599 的相关规定。

2.废弃组件应该进行分类存放，在显要位置标识其种类名称。

3、处置要求

►一般规定：

1.处理过程中产生的废水应进行集中处理，处理后的废水宜循环再利用，排放废水应符合 GB 8978的相关规定。

2.处理过程中产生的废气应符合 GB 16297 中的规定。

3.不应随意丢弃废弃组件的任何零部件或材料。

4.不能再生利用的材料或者回收处理过程中产生的固体废物可作为一般工业固体废物贮存、处置，贮存和处置场应符合 GB 18599 的规定。

5.外观损坏，维修后发电性能未受影响的组件，经维修后可再使用，维修后组件的外观应满足 IEC 61215-1：2016 第 8 章的要求；外观未损坏，功率衰减，但仍有利用价值的组件可维修后再使用。维修后的组件安全性应符合相关现行标准要求。

4、再生利用

►半导体材料的再生利用：

1.硅材料的回收一般用化学方法去除正背面电极、减反射膜、发射极、背面 BSF 等，以获得可回收利用的硅材料。

2.回收硅料可以用于生产硅铁合金，也可以进一步提纯制备光伏级硅料。

►金属材料的再生利用：

1.电池中金属材料的回收提纯一般用溶剂腐蚀后再还原的方法再生。铝边框处理后可作为铝型材原料用于生产铝边框，也可用于建筑材料等其它行业。

2.金属材料再生利用时排放的废气应符合 GB 16297 的规定，废液经处理后各项污染物达到 GB 8978中的规定才能排放。

3.回收的金属材料可以作为金属冶炼提纯的原料循环利用。再生利用的金属产品应符合国家相关金属产品质量要求。

►玻璃的再生利用：

1.完整的封装玻璃处理后，如果透光率等参数符合标准要求可以用作光伏封装玻璃，也可以作为平板玻璃在其它行业应用。

2.破碎的封装玻璃可以作为玻璃再生原料使用。再生利用的废玻璃产品应符合国家相关玻璃产品要求。

►聚合物材料的再生利用：

1.废弃组件处理后回收的聚合物材料主要包括塑料和橡胶，应分类再生利用。

2.塑料的再生利用可参照 GB/T 30102。

3.含阻燃剂的废塑料只能适用于含阻燃剂的塑料制品原料，表面应标有符合 GB/T 16288 规定的再生利用标志。

4.不能再生利用的聚合物材料可焚烧进行能量回收。

5、管理要求

1.回收处理企业应建立记录制度。

2.拆解与处理企业有关废弃组件处理的记录、污染物排放监测记录以及其他记录应保存3年以上。

3.回收处理企业应建立废水废气处理系统，并定期监测排放的废水、废气中的污染物浓度。

4.回收处理企业应对厂界噪声定期进行监测，并符合GB 12348的要求。

5.回收处理企业应制定突发事件的处理程序，有完整的防护装备和措施，操作应遵守国家相关的职业安全卫生法规或标准。

6.新上岗操作人员应进行岗前培训，或在技术部门人员的指导下进行。

7.回收处理企业应具备相应的环保设施，并达到国家相关污染物排放控制标准。

四、政策制度导向

1、政策导向

1.习近平总书记强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。这标志着我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向的关键时期。

2.面对“双碳”战略对固体废物环境治理提出的新要求，必须以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持与时俱进，坚持整体观念，坚持协同增效，将“双碳”战略要求贯穿于固体废物污染防治全过程，全方位推进固体废物环境治理体系改革创新。

2、商业模式探索

3、光伏组件回收政策

（1）相关政策

►一些政府已经开始制定组件废物管理和回收指令或指导方针，以促进有价值材料（如银、铜和铝）的回收，同时减轻有毒材料（如铅或镉）的危害。

•欧盟于2012年在其废旧电气和电子设备(WEEE)法规中增加了光伏类别，随后又对污染和材料提取提出了要求。

•美国华盛顿州明确要求光伏组件回收。

•澳大利亚开始考虑光伏产品管理计划，尚未出台明确法规。

•印度出台草案，考虑强制回收。

•日本则制定了指导方针，并正在考虑制定回收法令。

（2）相关政策——欧盟

在世界光伏市场的发展过程中，欧洲从 2012 年开始通过废弃电气和电子设备（WEEE）指令2012/19/EU，规定了光伏组件的回收，其中包括电气和电子设备废弃物的收集、回收和循环利用目标，包括光伏组件。自 2012 年起，所有欧盟成员国都已将光伏法规纳入国家法律，要求欧盟市场上的所有光伏组件制造商运营自己的回收和循环利用系统，或加入现有的生产商合规计划。

其对德国、法国以及西班牙的相关的政策进行了介绍。

3）相关政策——日本

•2004 年，日本发行了《关于太阳能电池类物品废弃处理的法律事项》，随后十几年也在陆续提出与光伏回收处理相关的方案和指导方针。

•2016 年，日本环境省公布了光伏发电设备处理方法相关的方针，方针规定，废旧光伏设备需要根据《废弃物处理法》及《建设回收法》等进行处理。

（4）相关政策——美国

•美国在各州（华盛顿除外）和全国层面均缺乏针对光伏回收的回收机构、政策、激励措施和监管机制。

•2020 年 3 月，在美国华盛顿州参众两院通过了一项法案，发布该州的光伏回收新政策，要求最终设计和执行一个综合性的光伏产品回收计划。

（5）相关政策——我国

类似欧盟的 WEEE，我国也于 2009 年 2 月25 日签发了《废弃电器电子产品回收处理管理条例》( 以下简称《管理条例》)，并于 2011 年 1月 1 日起执行。

世界范围内产业化现状

技术路线众多，实现产业化运行寥寥。