退役光伏组件回收利用新模式探索

文｜ 王冬容

站在能源革命的新起点上，中国能源行业正在进行翻天覆地的变革，本文以贯彻习近平生态文明思想为指引，从加大退役光伏组件再利用的角度，重新定义光伏组件的“全生命周期”，探索退役光伏组件回收利用与无害化处理的新技术、新路径、新模式，如何在保障能源安全的基础上，加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系，推动节能减排和经济社会发展全面绿色转型，拥抱“零碳零废”新时代。

加大退役光伏组件利用的背景

能源清洁低碳转型步伐加快

“双碳”目标下，能源电力行业正面临百年未有之大变局。能源清洁低碳转型步伐加快，光伏等新能源在电源结构中的占比不断提高。国家能源局提供的一组数据显示，煤炭消费比重从2014年的65.8%下降到2021年的56%，年均下降1.4个百分点，这7年是历史上下降最快的时期；清洁能源消费比重同期从16.9%上升到25.5%，占能源消费增量的60%以上。

光伏产业步入快速增长通道

在各种可再生能源中，太阳能以其清洁、安全、取之不尽、用之不竭等显著优势，成为发展最快的可再生能源。我国更是成为了光伏制造与发电大国，2021年光伏组件产量达181.8吉瓦，占全球总产量的82.3%，累计光伏装机量达3.06亿千瓦，占世界装机总量的35.6%。2022年，我国光伏产业继续保持强劲发展势头，上半年电池片产量约为135.5吉瓦，同比增长46.6%；组件产量约123.6吉瓦，同比增长54.1%；在应用端，上半年我国光伏发电新增装机30.88吉瓦，同比增长137.4%；我国累计光伏装机容量稳居世界第一。

安全处置退役光伏组件迫在眉睫

按照一般的技术标准，光伏组件的寿命为20～25年。从退役趋势来看，全球范围内于21世纪初安装的光伏组件正在分批进入“退役期”，退役高峰将出现在2030年以后。

我国光伏大规模装机始于2011年，据测算，目前我国废旧光伏组件年产生量约为3万吨，2030年累计退役量可能达到150万吨，2040年达到700万吨，2050年达到2000万吨，退役高峰将出现在“十五五”中后期。

随着光伏装机以每年新增几百吉瓦的发展态势来看，未来全球每年将面临如何处理千万吨以上的退役光伏组件难题，若不加以妥善处理，将会对生态环境造成恶劣影响。

发展光伏组件回收再利用行业的必要性

光伏组件的回收与无害化处理是目前全球产业界与环保界关注的焦点。据欧盟相关组织的研究显示，在废旧光伏组件中，玻璃约占总重量的70%，铝材料约占18%，半导体材料约占4%，大部分具有循环再造的可能。特别是还包含银、铟、镓等稀有金属，回收价值较高，如果不对其进行回收利用，将造成极大的资源浪费。具体而言，发展光伏组件回收再利用具有以下三点益处。

资源将被循环高效利用

光伏发电在获得大规模应用的同时，也大幅度增加了稀有金属的消耗，这些材料在其他尖端技术领域也有着广泛的应用。光伏组件退役或报废后，对其进行循环再利用可有效节约资源，减少对原生资源的过度开采，降低增量耗能, 减轻对生态环境的影响及破坏。

形成新的产业链条

退役废旧光伏组件回收处理的整个运作与管理流程，涉及鉴定、回收、物流、处理及再利用等多个作业面与作业环节，既需要大量人员参与，也需要与经济社会各产业进行联动，这样不仅能催生出新型的产业链条，还可以为社会创造更多工作岗位，拉动就业。

实现光伏生命周期全绿色

与传统火电相比，新能源代表着低碳甚至零碳以及绿色发展。光伏发电产业只有在光伏组件前端加工制造、系统安装、绿色运营、绿色回收等所有环节，即从源头到终端全部达到环境友好的要求，才可成为真正意义上的绿色能源。做好光伏产业链的最后一环——退役与废旧光伏组件的回收利用意义重大。

我国光伏组件回收产业链现状

我国光伏组件尚未进入大规模退役阶段，废旧组件产生量少且分布分散，回收再利用行业的发展相对较为迟缓，尚未建立有效回收体系，这一点与光伏产业自身的蓬勃发展形成了鲜明对比。

现存回收产业链现状

目前废弃光伏组件回收技术主要有物理法、热解法和化学法三种，但相关技术的产业化应用尚不成熟，且回收处理成本较高。废旧光伏组件拆除得到的边框、接线盒等可回收利用铝、铜等元素，资源化利用技术成熟。但光伏层压件需采用物理、化学或热处理法拆解为光伏玻璃、太阳能电池和背板等，从中提取硅、银、铜等有价元素，这一技术仍处于研发阶段。目前，国内已建成5条拆解资源化利用示范线，年处理能力1.7万吨,铜、银等回收率可达到90%以上，但产业整体仍处于发展初期。

现存回收方法存在的弊端

上述几种方法都存在一定的弊端，如物理法通过粉碎电池板，通过分选技术将金属物、硅粉、背板颗粒及EVA颗粒等进行分离，这只能得到不同成分的混合物，并没有将各成分进行充分分离；热解法利用高温使EVA封装材料发生热解，将电池片与盖板玻璃、铝框、背板等分开，会伴随有害气体的产生，处理不善将会造成大气污染；化学法通过有机酸溶液、无机碱溶液，将光伏组件EVA、TPT、银等分解出来，在得到完整的或者纯度较高的硅晶片的同时，也会产生有机废液。

探索退役光伏组件再利用的最优解——光伏功能材料

中国电力国际发展有限公司（以下简称中国电力）不仅追求能源生产端的低碳、零碳，也追求退役产品的零废化处理。今年，中国电力成立了新源劲吾（北京）科技有限公司（以下简称新源劲吾），从光伏组件退役到最终拆解等全过程进行突破与创新，并增加了“彩色功能化与综合利用”环节，延长了光伏组件服役寿命和全生命周期绿色能源生产量，将光伏电站以及组件的全生命周期重新定义为前期设计、系统集成、建设施工、运营维护、退役综合利用、回收拆解共六大环节，这六大环节有效贯穿光伏电站与组件全生命周期。

光伏功能材料技术介绍

光伏功能材料技术独有的全彩微图层技术、封装技术及独自设计开发的生产工艺，可实现单晶硅、多晶硅等晶硅类组件及碲化镉、铜锢镓硒、钙钛矿等非晶硅组件光伏产品的全彩微图层生产和加工，且产品达到全国乃至全球最高及最均匀的透光率，形成高透光、高彩色附着度、不产生热斑效应的全彩效果，将光伏产品打造成为与建筑景观、周边环境充分融合的新型绿色功能材料。产品通过了SGS温度震荡、盐雾、UV紫外线、耐刮与效率等的测试。

光伏功能材料应用场景

光伏功能材料技术赋予了光伏组件退役后进行综合利用的新思路、新办法、新模式，可以将退役、废旧、库存呆滞品、次级品太阳能组件转变为可循环利用的新型、全彩光伏功能材料，同时对于正品太阳能光伏组件和碲化镉发电玻璃，可通过图案式的技术再加工，形成全彩光伏建筑材料、装潢装饰材料、展示标牌材料等，可广泛运用于BIPV、门面装饰、路标、广告牌、消费艺术品等。特别是将BIPV从狭义的“屋面发电”打造为全立体的“五面发电”，全面提高了绿电产量。

通过将每年的光伏退役组件或电站的替换光伏组件加工再利用，形成光伏产业的循环经济价值链闭环，创造性地开辟了产品应用新市场，成为废旧光伏组件回收再利用行业发展的新趋势，充分满足了智慧城市以及绿色循环经济的应用要求。

光伏功能材料技术的市场独占性

光伏功能材料技术在世界范围内具有市场独占性，是光伏组件材料应用的革命性技术。山西大同未来能源馆、广东清远奥体中心、江西瑞昌码头工业区与电子商务楼、云南丽江水泥厂、福建湄洲岛风雨廊等国内众多彩色化光伏建筑，均使用了新源劲吾技术的产品。在今年第三届中国国际太阳能十项全能竞赛上，清华大学参赛作品使用了新源劲吾技术加工的仿铝材光伏发电建材产品，是本次大赛中唯一的彩色光伏产品，在众多参赛作品中脱颖而出，荣获第三名。

微能源网及国家能源安全的重要落子

实践证明，全彩光伏功能材料技术可以更好地布局城市低碳绿色应用场景，更快地推进城市近“零”碳排放区建设，大幅节省电力扩容费，缓解拉闸限电带来的影响，既起到削峰填谷的作用，也提升了城市清洁能源消费占比，让城市的每一栋建筑、每一个标牌都成为微型发电厂，实现了从耗能建筑到节能建筑再到创能建筑的转变，抢占碳排放权交易制高点。

同时，这项技术还有效地推动了微能源网的布局建设，与主干大电网有效协同，可充分保障国家能源的整体安全。

综上所述，光伏功能材料技术产品与其他产品最大的不同是具备发电的功能，该技术创新是对光伏全产业链的补充，填补了次级组件和退役光伏在最终回收利用之间的产业链空白，有效地延长光伏组件的生命周期，增加光伏组件全生命周期发电量。

在中国电力与新源劲吾未提出全彩光伏理念之前，光伏是光伏，建材是建材，广告牌是广告牌，而新理念是“建材+能源”“广告+能源”，是将原材料转变为产生能源的新材料的全新理念，它既能适应废弃光伏组件回收行业快速发展的需要，降低污染排放，也符合“绿色建筑”市场需要，与城市美化结合，减碳成效、市场价值与经济效益明显。

在寻求绿色低碳解决方案的过程中，需要相关企业加大技术创新力度，需要加快研发废旧光伏组件资源高效、高纯度分离、再生资源多元化高值利用、新型光伏组件回收利用等新技术，以促进光伏组件实现绿色低碳资源化利用，助力我国光伏产业持续提升竞争力，实现全链条绿色发展。