研究人员希望通过新的工艺来改变太阳能电池板回收情况

亚利桑那州立大学（ASU）的研究人员希望通过一种新的回收工艺来改变这种情况，该工艺使用化学品来回收高价值的金属和材料，如银和硅，使回收在经济上更具吸引力。本月早些时候，该团队从美国能源部先进制造办公室获得了一笔为期两年、价值48.5万美元的拨款，以进一步验证这一想法，他们希望这将为在未来三年内建立试点回收工厂奠定基础。配套资金由ASU和能源公司First Solar提供，后者在该项目中担任工业顾问。

如果一切顺利，当第一波太阳能电池板进入废物流时，一个更清洁和更具成本效益的太阳能回收过程就可以进入市场。

美国能源部先进制造办公室代理副主任 Diana Bauer说：“随着我们加强清洁能源制造，生产更多的清洁能源技术，考虑寿命结束时的回收问题变得更加重要。”

虽然已经达到使用寿命的太阳能电池板相对较少，但专家们怀疑大多数已经达到使用寿命的太阳能电池板都被填埋了，其中有价值的金属和材料被遗失。亚利桑那州立大学的太阳能可持续发展研究员孟涛（音译）领导了新的回收工作，他估计，在建造了所有的太阳能电池板以脱离化石燃料之前，世界可能会面临至少一种金属--银的供应短缺。同时，太阳能级硅需要大量的能源来制造，而且不止一次地使用它对于保持太阳能行业的电力需求--以及它的碳足迹--非常重要。

即使今天太阳能电池板被回收，这些材料也很少被回收。相反，回收商通常会移除将电池板固定在一起的铝框，剥去背面的铜线，并将电池板本身切碎，形成一个作为碎玻璃出售的太阳能碎片。孟涛说，这三种产品--铝、铜和碎玻璃--可能为回收商带来每块电池板3美元的收益。与孟涛交谈过的公司表示，在扣除运输成本等后，回收一块电池板的成本高达25美元。

回收更多金属和矿物的新太阳能回收工艺可以大大改善经济效益。孟涛和他的同事们提出了这样一个工艺，即首先用热钢刀将太阳能电池板内信封大小的硅电池从其周围的聚合物和玻璃片中分离出来。然后，由孟涛的回收初创公司TG Companies开发的一种正在申请专利的化学混合物被用来从电池中提取银、锡、铜和铅，留下硅。

虽然回收过程中使用了刺激性化学品，但孟涛说这些化学品可以“再生并反复使用”，从而减少所产生的废物量--他认为这是他的回收方法的一个特点。孟涛补充说，通过回收铅，这个过程也有可能消除环境危害，否则这些危害会在回收废物或垃圾填埋场中消失。

孟涛声称，TG公司已经开发了100%回收太阳能电池中的银、锡、铜和铅的技术。新的能源部拨款将使他的团队能够进一步优化太阳能电池板的回收过程，并验证硅是否能够以足够高的纯度被回收来制造新的电池，而不需要经过被称为西门子工艺的能源密集型净化步骤。如果未来两年一切顺利，下一步将是吸引私人投资者为一个试点工厂提供资金，该工厂可以使用该工艺每年回收约10万块太阳能电池板。

太阳能电池板回收非营利组织PV CYCLE的创始人Karsten Wambach说，像孟涛和他的同事提出的 “绿色化学方法 ”具有“回收有价值的二次材料的巨大潜力，有助于保护环境”。

但Wambach指出，由于在将硅电池与聚合物和其他地方分离的过程中存在损失，回收太阳能电池板中所有的银和其他微量金属“可能无法完全实现”。他说，在这个工艺的商业版本中，回收金属的数量和质量将“根据下游用户的规格和处理过程中的成本节约潜力进行优化”。

节省成本将是关键。根据银的价格，孟涛认为他的工艺可以在每块面板上回收10-15美元的材料。但这可能会发生变化，Wambach警告说，如果制造商在太阳能电池板中继续减少银的使用。而且，即使是每块电池板15美元，也不太可能涵盖退役和回收电池板的全部成本，这意味着可能需要支持性政策来扩大规模。

Wambach说，最后一个障碍是，今天没有那么多的太阳能电池板从屋顶上拆下来。但是，尽管2016年全球存在不到50万吨的太阳能垃圾，国际可再生能源机构预计，到2030年，这一数字可能会上升到800万吨。到2050年，人们每年可能会扔掉600万吨退役的太阳能电池板，几乎和我们安装的一样多。

根据这些预测和每块电池板内的金属和矿物的价值数据，孟涛和他的同事估计，到2028年，太阳能电子垃圾将包含价值超过10亿美元的可收获材料。对于任何能够破解回收难题的人来说，这些高科技垃圾可能成为财富。