TCL中环宁夏产业园屋顶分布式光伏发电项目视觉中国供图
银川市第四光伏电站光伏发电板阵 袁红艳 摄
策划：赵英树、林丽君、滕继璞
我国已成为全球最大的光伏组件生产国和光伏发电应用国。 光伏板的使用寿命约为25年，2025年起大量光伏组件将“退役”。如何防止“退役”组件的回收成为阻碍光伏绿色发展的“拦路虎”是摆在整个行业面前的一个强制性问题。 江西、河北、河南、江苏、宁夏等地，企业、高校、科研院所纷纷行动起来，抢滩布局这一新兴市场。
宁夏大学材料与 新能源 学院研究生一年级学生马润第一次目睹“老旧”光伏板的现状时深感震惊。
“李进老师带我们考察了很多光伏电站，经过多年的风吹日晒，光伏板表面都不同程度地出现了热点和蜗牛纹。”6月23日，马润在接受科技日报记者考察时表示，“如果热点太多，能量向外辐射时，板子就会被击穿。”
经过20多年的发展，我国已成为全球最大的光伏组件生产国和光伏发电应用国。 然而，当我们享受太阳能这种清洁能源的时候，我们有没有想过，光伏板的寿命只有25年左右？
随着光伏市场不断扩大，国际可再生能源机构预测，当第一批光伏板“报废”时，中国将从2025年起大量光伏组件“退役”。
但现实情况是，废旧光伏组件回收产业还处于起步阶段，国内开展此项业务的企业寥寥无几。
去哪里，这是一个问题。
“这项工作不能再拖了”
在无边无际的沙漠上，或浩瀚的湖泊上，或连绵的群山上，从高空俯瞰，光伏板横竖排列，形成方阵，犹如一片蓝色的海洋，在阳光的照耀下闪闪发光，蔚为壮观。 。
四月的西北，乍暖还寒。 谷雨前夕，宁夏大学材料与新能源学院博士生导师、教授李进带领12、13名学生组成的科研团队，考察宁夏这座建于15年前的光伏电站回族自治区.
作为宁夏光伏材料重点实验室首任主任，李进近年来一直从事太阳能电池用晶体硅材料的研究，积极推动宁夏新能源、新能源材料和低碳能源技术的实施政策。
研究团队携带太阳能光伏组件功率IV曲线测试仪、红外光谱仪、热成像仪、光泽度计、分光光度计等设备，南来北往，计划产出一份高质量的研究报告。
“这项工作不能再耽搁了。” 李堇表情严肃的说道。
2030年，全球光伏组件废弃量预计约为800万吨，2050年将达到8000万吨。 其中，我国2030年需要回收光伏组件150万吨，2050年约2000万吨。
李进告诉记者，光伏组件是光伏发电系统的核心，主要由玻璃、背板、电池、铝框、焊条和接线盒组成。 各部件的大部分材料，如玻璃、铜、铝、硅、银、镓、铟等都可以回收利用，但含氟背板存在回收困难和环境污染的潜在问题。
废弃的光伏电站可能会浪费土地，并对周围的生态系统造成严重影响。 随着我国分布式光伏应用的扩大，部分光伏组件产品的使用寿命可能不足25年。 即使对于大型光伏电站，频繁更换寿命不足25年的光伏组件也会产生大量废弃物。
据测算，我国光伏废弃物预计到2027年将达到35万-155万吨，到2050年将达到3350万吨，它们将分布在7500万亩土地上，成为名副其实的“城市矿山”。 过去，废弃物成分通过填埋、焚烧等方式处理，自然降解时间长，对环境造成很大危害。
宁夏作为我国首批实施大型光伏电站的省区，如何妥善处置报废的光伏组件迫在眉睫。
这个西北内陆省份风景资源丰富。 大部分地区年太阳总辐射量高于5800兆焦/平方米，年平均日照时数2256.6-3073.7小时，日照率52%-70%。
2022年12月31日，随着宁夏宁东34号光伏电站成功并网，宁夏电网新能源装机容量将突破3000万千瓦，达到3040万千瓦，装机容量占比将大幅提升。超过50%。 新能源已超越煤电成为宁夏电网第一大电源。 宁夏电网也成为继青海、河北、甘肃电网之后全国第四个新能源装机容量超过50%的省级电网。
宁夏2002年起步的光伏产业，按照光伏组件使用寿命25年估算，预计2027年光伏废弃物将达到第一波报废高峰。
检查过程中，马润和队员们首先用热成像系统检查光伏板，看焦点是否有斑点，然后测试背板材料是聚氟乙烯还是聚氯乙烯，功率衰减是否严重。与工厂相比。 还测量了光伏板的颜色变化和色散。
研究小组发现，这些光伏板最突出的问题是蜗牛纹，在每个电站的四个角和每个光伏板的中间最为明显。
“蜗牛模式在电池和模组生产和应用中的机理目前还不是很清楚。” 马润告诉记者，“但如果覆盖了整个屏幕，我们检测到光伏板性能不太好，那么这块A板就得更换了。”
为何很少有企业抢占这片“蓝海”
光伏组件退役浪潮终将到来，已成为行业共识。 但目前国内企业对退役光伏组件的拆解和回收热情并不大。
5月中旬，某领先光伏企业在社交平台上表示，该公司将在美国联合建设5GW组件工厂，预计今年年底或明年初投产。 至于光伏组件回收业务，该公司一位业务负责人向记者透露，“公司很早就提到了，但直到现在才推出这项业务。” 据他了解，国内其他几家知名光伏企业都没有开展这项业务。
在李进看来，这其实是有利可图的。
以200万千瓦规模的基站为例，约有500万块光伏组件，重量达10万吨。 目前，购买一个报废模组的成本约为30元。 如果将光伏组件有效拆解分离，获得玻璃、铝、聚合物背板、硅以及银、铟、镓等稀有金属原材料，仅按原材料价就能卖到200多元。
“可见，回收这些光伏组件的市场价值约为10亿元，这些原材料经过二次加工后可以加工成更有价值的产品。” 李进指出。
为什么很少有企业抢占这片“蓝海”？
“从技术上讲，他们没有很好的储备。” 夏明旭，上海交通大学材料科学与工程学院研究员，中国材料研究会凝固科学与技术分会理事，宁夏大学材料与新能源学院院长。
早在五六年前，夏明旭就开始关注第一批光伏组件即将“退役”的问题。
他认为，虽然国内有一些企业从事光伏组件回收，但大部分还是继续在家电领域进行处理，只是集中运回，简单裂解拆解，废物用作废品。建筑材料和填充材料。 并且由于裂解装置比较大，工作时噪音也较大生活网消息，粉尘污染也比较严重。
在夏明旭看来，这是回收领域的低值利用，“作为初级原料使用，方法比较原始落后”。
光伏组件拆解难度较大，这也是企业驻足观望的原因。
“之所以大家都不做，是因为国内没有成熟的拆解工艺。” 宁夏亿能固废资源开发有限公司财务总监袁志武直言。
目前国内组件回收技术还不够成熟——热解化学方法会造成环境污染，而常规破碎和深冷物理方法得到的混合颗粒需要经过筛选过程，导致回收材料纯度较低尤其是最有价值的硅材料，很难提纯和高价值利用。
“由于生产加工过程中使用了大量的胶水和薄膜，单晶硅和多晶硅一起分解非常困难。” 袁志武表示，因此有必要研究一种新的组件完整拆卸工艺，避免分离提纯的困难。 以及其他技术问题。
困难在于，光伏组件报废尚无明确标准。
虽然工信部等八部门于2022年1月联合印发了《加快工业资源综合利用实施方案》，但目前尚无针对废旧光伏组件回收的专门管理政策。 没有合规的处理流程，很难交给第三方处理。
更糟糕的是，零部件回收在源头没有强制性政策。
“政府没有出台关于生产者或经营者责任的政策，这个环节完全缺失。” 夏明旭指出，其结果是，大部分废弃光伏板要么堆放在电站，要么作为简单垃圾进行一般处置。
高昂的运输成本也是光伏组件回收的门槛。 有业内人士鼓励这项工作在当地开展，不仅有地理前提，还可以避免大量运输成本，但国内响应者很少。 很大一部分原因是光伏组件建在西北地区或者屋顶上。 虽然废弃模块的处理在经济上是可行的，但考虑回收和运输是不可行的。
这就形成了一个恶性循环。
“路有千万条，技术为先”
如何防止组件回收成为阻碍光伏产业绿色发展的“拦路虎”，是整个行业必须回答的问题。
目前，我国废旧光伏组件回收产业还处于起步阶段。 面临政策法规不完善、回收成本高、企业混杂等问题，我国尚无相配套的回收处置产业规模。
针对多重问题，专家呼吁尽快完善废旧光伏组件回收“1+N”政策体系，成立专门回收组织，建立回收体系。
2022年9月20日，工业和信息化部在“新时代工业和信息化发展”第九次新闻发布会上表示，要加快光伏标准体系修订完善，推动光伏组件回收利用和碳足迹核查。 等公共服务平台。 下一步，工信部将加强行业统筹规划，加快光伏产业高质量发展。
事实上，这并不是相关部门第一次提及光伏组件的回收利用。
为贯彻落实国务院《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，工业和信息化部等部门印发了《加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》。 《智能光伏产业创新发展（2021-2025年）》，国家发改委印发“十四五”规划。《循环经济发展规划》、《“十四五”大宗固体废物综合利用指导意见》、《关于构建市场导向的绿色技术创新体系的指导意见》等政策。
夏明旭认为，当务之急是国家出台相关政策，明确生产者或经营者的责任。“也就是说，无论你是生产还是经营，都必须强制回收报废的光伏板，而不是随意丢弃在现场。” 他说。
在这一点上，其他国家的生产者延伸责任制度可以提供很好的借鉴。
这是在微观主体上落实循环经济的制度设计，也是一种环境保护策略。 主要将生产者的责任延伸到产品生命周期的各个环节，特别是产品在消费后阶段的回收、再利用和循环利用。 最终处理处置促进环境保护。
“在中国，这个系统已经在家电领域实施，但光伏领域还没有达到这个地步。”2018年，夏明旭从上海来到宁夏工作。 看着满山的光伏板，他有一种紧迫感。 他和李进决心进行探索性研究。
有了理解，行动就必须跟上。
袁志武等企业代表坚信“路有千万条，技术为先”。 在光伏组件回收的“最后一公里”，急需解决的瓶颈是技术应用。 但目前主流的回收处置方式各有利弊，技术改进刻不容缓。
然而，技术创新说起来容易做起来难。 不仅离不开政策的引导，更离不开相关部门的支持。
当时，宁夏科技厅正在深入调研自治区重点产业发展情况，也注意到光伏产业升级带来的退役组件资源化利用。
这是中央引导地方科技发展资金作为中央财政转移支付资金，支持和引导地方实施国家创新驱动发展战略和科技改革发展政策的使命。
“技术不清楚的时候，企业一般不会投入太多的财力和人力进行研发。我们通过支持大学开始打破僵局。” 宁夏科技厅资源配置与监管司副司长程雷坦言。
2021年，李进团队成功获批中央主导的地方科技发展基金项目。“希望通过这笔基金的引导和带动作用，依托东西部科技合作机制，组织区内外优秀科研团队进行合作、有所收获。” 程雷说道。
在此背景下，李进主导的退役光伏组件拆解项目应运而生。
解决拆除和再利用的困境
面对星辰大海、创新之星，总有人带头乘风破浪。
6月20日下午，在安徽滁州，中国光伏行业协会光伏组件回收工作组正式成立。 来自行业主管部门、行业组织、光伏企业、光伏组件回收企业代表200余人出席会议，共同探讨光伏组件回收行业发展新思路。
在江西、河北、河南、江苏、宁夏等地，企业、高校、科研院所纷纷行动起来，抢占光伏组件回收拆解这一新兴市场。
晶科能源控股有限公司是国内首批开发光伏组件回收技术的企业之一。 在2021年年报中表示，公司于2019年开始建设并试运行光伏组件回收示范线，承担“十三五”国家重点研发计划“晶硅光伏组件回收处理”成套技术装备”项目，将于2022年论证线路验收成功。
2021年12月底，国家电投集团黄河上游水电开发有限公司自主开展的科技项目“晶硅光伏组件回收产业化及设备国产化研究”顺利通过专家组检查验收，从而宣告我国首个模组回收正在进行中。 测试线建成，闭环形成垂直一体化的光伏产业链。
英利能源发展有限公司依托“十三五”国家重点研发项目，成功研发出我国首条基于晶硅光伏组件回收加工成套设备生产示范线采用物理方法，打破了关键技术长期被国外“卡脖子”的局面，并在河北保定蠡县智能光伏产业园委托使用。
2022年，江苏常州瑞赛环保科技有限公司与常州大学、常州工学院等高校合作，针对废旧物资拆解利用中的诸多问题，成功研发出整套拆解智能装备及提取技术。退役的光伏组件。 目前，首套设备及自动物料分拣示范线已投入使用。
既然勇敢地走在潮流的最前沿，就必须有引领潮流的勇气和技巧。
在宁夏大学国家大学科技园中试基地，李金正和他的学生正在进行光伏组件拆卸研究。
“拆解很容易，但就像汽车、电视一样，如何利用一堆高附加值的东西，才是我们想做的。” 李进今年已经59岁了，但仍然和年轻人一起奔波。
偌大的实验室里有很多装置，李进指着其中的两个，语气中流露出自豪：“这是我们自己设计的拆解装置，去年我们申请了4项专利。”
对于这两种设备，一种是采用类似铲子的方法，将光伏组件一层层剥离；另一种是采用类似铲子的方法，将光伏组件逐层剥离。 另一种则采用类似热刀的方法。 拆解后，发现模块局部存在问题，然后进行优化。
目前，两台设备均已投入运行。 下一步，李进计划打造一个标准部件大小的自动化设备，可以直接在现场将所有材料拆解并单独运输。
“就像联合收割机，下面有不同的袋子，玻璃剥皮装进玻璃袋，铝剥装进铝袋，每块物料都会自动分拣，方便后续加工，最大限度地发挥其价值。” 李信笑得像个孩子一样说道。
在全国范围内，大连理工大学还有另一条技术路线——将所有光伏材料粉碎，按照熔点不同进行分离。
两所大学实际上属于同一个研发团队。 在东西部科技合作项目的支持下，他们联合上海交通大学向光伏组件拆解发起了进攻。
“你认为哪种方法更好？”
“都处于研究阶段，哪一种更好，要看未来的经济效益。” 站在堆满机器和材料的实验室里，面对记者的提问，李进想，“大学的任务是提前布局基础科学研究，现在还不是比较成本、相互竞争的时候，而是最重要的是共同努力。”
