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環(huán)保隱憂

“在歐洲和美國不要求使用含氟背板，趨勢也是越來越少地使用含氟背板，但中國卻指定使用含氟背板。”在一次技術(shù)論證會上，中國可再生能源學(xué)會光伏專業(yè)委員會秘書長呂芳表示。

中國光伏產(chǎn)能和市場容量均居世界第一，市場之大毋庸置疑。但20-30年之后面臨背板大量退役。“按照中國光伏裝機規(guī)模，中國2030年將會有70GW的組件需要回收。其中約50GW都是含氟材料。”

不可否認，TPT背板的確在耐受性上有著良好的性能，但重視耐久性的同時，背后的環(huán)保隱憂卻一直處于“被遺忘”的角落。

氟元素隸屬于鹵族元素，鹵族元素還包含氯、溴、碘等，1940年用人工核反應(yīng)的方法制得，它們構(gòu)成元素周期表的第七主族，含有劇毒。在光伏組件中，氟元素以化合物的形態(tài)存在，也就是我們常說的聚合物的一種。

碳氟化合物具有異常堅固的化學(xué)結(jié)構(gòu)，通常的掩埋處理方法會對土地造成大量污染，在組件報廢后，含氟聚合物回收再利用可能會存在一些困難。鑒于業(yè)內(nèi)目前尚無有效的回收方案和技術(shù)，正如塑料袋聚苯乙烯難以降解的原理，通常的掩埋處理方法在1000年內(nèi)都無法降解該成分。”
如果填埋行不通，那么焚燒處理處置呢?

“氟化物的毒性很大，之前已有過光伏電站著火后，救援人員產(chǎn)生氟化物中毒的案例。“一個家用分布式光伏板燃燒產(chǎn)生的氟化氫氣體呈現(xiàn)無色有刺激性氣味，足以致命。”一位背板供應(yīng)商表示。

2017年，被業(yè)界稱為中國分布式光伏市場啟動的真正元年，眾多光伏企業(yè)積極備戰(zhàn)分布式市場。從國家制定的目標來看，在2020年之前，分布式市場規(guī)模將達6000萬千瓦，是未來光伏最重要的應(yīng)用市場，裝機容量前四位的江蘇、浙江、廣東和山東加起來的裝機容量已經(jīng)超過了全國分布式光伏發(fā)電裝機容量的50%;而屋頂，戶用分布式將占據(jù)重要份額。

然而另一面，全國去年發(fā)生火災(zāi)31.2萬起，住宅火災(zāi)傷亡最多，廠房、倉儲等場所損失較大。“大型集中電站著火了還好，因為都是在沙漠偏遠地區(qū)，那么未來這些組件走向居民、企業(yè)屋頂呢?我們的分布很多是在房前屋后，我們底下就住著人，有財產(chǎn)。所以一旦發(fā)生火災(zāi)之后，如何去消防，目前，對建筑安全問題仍處于缺失狀態(tài)，建筑安全性在國際市場上則受到了非常多的關(guān)注。中國在光伏發(fā)生火災(zāi)消防方面及我們自己是沒有相應(yīng)的導(dǎo)則、技術(shù)規(guī)范。”呂芳表示。

由是，含氟背板給未來分布式的發(fā)展蒙上了一層尷尬的陰影。

即便是杜邦集團，對背板安全性仍有著較為清醒的認識。杜邦提到：“背板的研發(fā)、制造以及部件質(zhì)量保障能力都非常重要，特別是對含氟背板的毒性處理。”

但是至今，在未知的成本與技術(shù)壁壘之下，組件回收尚無一種環(huán)保、安全的回收途徑，這也是光伏產(chǎn)業(yè)無法回避的困擾。

回收技術(shù)瓶頸

國際能源署光伏系統(tǒng)項目的報告顯示，2014年，全球廢棄的光伏組件還不到電子垃圾的千分之一;而到2050年，則會達到0.78億噸。而中國在2030年，將會有70GW的組件需要回收。

我國從“十二五”期間開始了組件回收相關(guān)探索，其中863課題子任務(wù)“光伏設(shè)備回收與無害化處理技術(shù)研究”專項課題也于同時期開展。

目前，專用于組件回收的技術(shù)較為有限，“當(dāng)下的回收技術(shù)可以被歸結(jié)——一半是海水，一半是火焰。也就是冷處理和熱處理法。”呂芳告訴《能源》記者。

低溫深冷物理研磨法，即前文所述的“冷處理”，是英利集團嘗試研發(fā)的組件回收技術(shù)。其原理是把光伏組件降溫到零下兩三百度，先將組件鋁邊框與接線盒拆除，隨后粉碎無框組件，分離涂錫焊帶與玻璃顆粒，剩下的部分再進行研磨，用靜電分離方法得到金屬、硅粉末、背板顆粒和EVA顆粒。它沒有任何的熱和化學(xué)的方法，然后再用靜電分離把各種材料分出來，然而物理分離法最終得到的是不同材料的混合物，未能實現(xiàn)單一組分的充分分離，因此該方法仍處于實驗室研究階段。

國際上用的比較多的無機酸溶解法和熱處理法，也就是說把光伏組件放到馬弗爐或者熱解爐里面，使用流化床反應(yīng)器對廢棄光伏組件進行熱處理，設(shè)置反應(yīng)溫度600℃進行焚燒。焚燒完成后，將電池、玻璃和邊框等手工分離。回收的各類材料進入相應(yīng)的回收程序。

但該方法的難點在于不同氣溫下，讓氮氣、氧氣在什么氣溫然后又通過什么樣的加溫速率在什么溫度上停留多久以把EVA，背板完全汽化掉，廢氣則從反應(yīng)器中進入二次燃燒室，作為反應(yīng)器的熱源。熱解完了之后再用化學(xué)法，即有機酸溶脹掉表面的電度、電極，最后留下完整的玻璃和完整的硅片，把它回收回來。對于厚度達到400微米以上的電池片，可以回收完好的硅片。

不過，隨著制造技術(shù)不斷發(fā)展，電池片逐代變薄，熱處理法已無法獲得完好的硅片，因此也只能夠適用于回收硅料。

處理的回收過程也面臨著許多問題。據(jù)尚善新材料副總經(jīng)理蔡書義告訴《能源》記者：“很多情況下，這些技術(shù)會造成二次污染。”比如在汽化之后，還需要有機酸溶解法是用有機溶劑溶脹EVA，分離電池片、EVA、玻璃和背板主要難點還是在無機酸溶解法是用硝酸和過氧化氮混合酸，在一定的溫度條件下，雖然可保持晶硅片的完整，但需要進一步對硅晶片進行處理。且所需時間較長，大約7天為一次反應(yīng)周期。且只針對EVA的去除和分離，未考慮到邊框的拆除和硅晶片再利用，且另外，EVA膨脹后使電池片破碎且存在有機廢液處理問題。

“根本還是經(jīng)濟性問題。”呂芳告訴《能源》記者：“我們?nèi)セ厥者@個東西，一定要低能耗、低污染，如果說我們回收拿回來的東西用還不好用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，因為加到600度的溫度能耗很高了，然后再釋放出一大堆的有害氣體。回收它很得不償失。” 為了讓光伏組件承受得起風(fēng)沙雨露的侵蝕，組件在生產(chǎn)過程中都會經(jīng)過嚴苛的考驗，要在80攝氏度高溫和零下40攝氏度低溫環(huán)境下循環(huán)測試上千次。然而，前期的牢固打造造成后期回收的難題，因為拆解不易，會增加很多成本。此外，一個晶體硅光伏組件往往重達十幾公斤，拆開之后，玻璃和鋁邊框就占據(jù)了80%以上的重量，最值錢的導(dǎo)電銀漿則只有6克左右。有人對回收晶體硅組件的經(jīng)濟效益進行了測算，結(jié)果只有5%左右的毛利潤，如果算上運輸成本，企業(yè)甚至要虧本進行。