美國的光伏/太陽能電池板回收

簡介

在過去的幾十年中，太陽能光伏元件越來越受歡迎，成為清潔能源發電的選擇。使用量的增加帶來了處理報廢太陽能電池板產生的大量廢物的挑戰；到 2050 年，預計報廢電池板的累積重量將達到 8000 萬噸。為了保持太陽能電池板作為清潔能源的聲譽，需要對這個問題找到可持續的解決方案，這是該技術的主要吸引力之一。由於目前美國沒有聯邦法規強制執行可持續的解決方案，各州立法機構已開始用不同的策略來應對這一挑戰。

本章介紹了美國當前和擬議的太陽能電池板回收解決方案。

當前障礙

技術障礙

太陽能電池板光伏需要根據電池板的成分和製造程式進行不同的處理。不同型別的太陽能技術存在兩種主要流程：晶體矽 (c-Si) 和薄膜電池板。對於 c-Si 電池板，首先用 95-100% 的回收率拆卸鋁和玻璃。熱處理、物理分離和化學蝕刻用於分離元件和矽，回收率為 80-95%。此過程在高溫下進行，需要高能量輸入。薄膜電池板被粉碎，透過振動和沖洗進行物理分離，並使用強酸進行化學分離。這也是一個能量密集型過程，可以回收 90-95% 的玻璃和半導體材料。

回收光伏電池板最大的技術挑戰是高能量輸入、使用和處理有害化學物質以及電池板成分和結構的不均勻性。隨著光伏領域更多研究的開展，電池板成分可能會發生變化，使已建立的回收設施變得過時。電池板結構可以改變得更容易回收，但現有技術需要能夠處理複雜拆卸的回收基礎設施。

經濟障礙

目前，太陽能電池板回收在經濟上不可行。國家可再生能源實驗室報告稱，回收一個光伏元件的成本在 15 到 45 美元之間，而將光伏元件扔到非危險或危險垃圾填埋場分別需要不到 1 美元或 5 美元。太陽能電池板廢物包含許多有價值的成分，這些成分可以使回收在經濟上可行，但目前還沒有廉價且大規模提取這些成分的方法。這種經濟障礙需要長期的技術進步和政策變化才能產生立竿見影的效果。

現有政策

華盛頓州

2017 年，華盛頓州立法機構通過了一項可再生能源法案，其中包括光伏元件管理和回收計劃。該法案要求建立一個由製造商資助的“便捷、安全和環境友好的系統”，以回收 2017 年 7 月 1 日之後在該州銷售的所有太陽能電池板。華盛頓州是第一個實施回收計劃的州。

回收計劃希望透過斷言元件註定要回收，將太陽能電池板回收作為報廢元件的常態。該計劃還透過將財務責任放在製造商身上，保護了消費者對太陽能電池板的激勵。這種策略使太陽能電池板的回收對所有者來說變得容易和方便，但由於華盛頓州是美國唯一一個有這些限制的州，這可能會阻礙華盛頓州的太陽能電池板銷售。

加利福尼亞州

2020 年，加利福尼亞州將太陽能電池板歸類為通用廢物。通用廢物包括含有非微不足道數量的危險物質（如殺蟲劑或電池）的產品。通用廢物比電子廢物受到更嚴格的監管，電子廢物是大多數家用電子產品的標籤，儘管通常包含更多危險物質。通用廢物的法規使得實施回收流程變得困難，因為它們不允許使用水、化學物質或熱量。

回收的替代方案包括在垃圾填埋場處置或運輸到另一個州。要在垃圾填埋場處置，電池板必須經過驗證，以確保它們不含危險物質，方法是使用製造材料記錄或進行實驗室測試，這會讓消費者花費約 1500 美元。將電池板出口到監管較少的州會讓消費者不願協調報廢程式，因為這種程式無法在當地進行。

加利福尼亞州正在透過立法來針對電池板分類，取得了一些進展，但通用廢物的決定受到批評，因為它會讓消費者不願選擇可持續的選擇（如回收），因為這會使處理選擇變得複雜。

擬議政策

羅德島州

羅得島州於 2021 年 2 月提出了一項法案 H5524，要求太陽能電池板製造商在產品生命週期結束後回收其裝置。該法案得到了環保組織的支援，並以類似於床墊、油漆罐和燈泡等難以處理產品的立法為基礎。該法案遭到當地太陽能企業，如 Green Development LLC 和 Northeast Clean Energy Council 的公開反對。他們表示，除非鄰近州也透過類似立法，否則該法案將阻礙光伏製造商進入羅得島州市場，這將給已有的羅得島州公司造成經濟困難。該法案在 2021 年 6 月失敗，此前眾議院環境與自然資源委員會的一項研究建議在提出新提案之前對太陽能電池板回收進行審查。

北卡羅來納州和新澤西州

北卡羅來納州眾議院法案 479 要求北卡羅來納州環境審查委員會調查與公用事業規模太陽能專案的退役相關的議題，這些專案被定義為直接連線到輸電網以出售的陸地安裝式太陽能發電專案。這包括許多型別的太陽能電池板、太陽能陣列、建築物、設施以及專案中涉及的任何其他基礎設施。環境審查委員會向大會報告了研究結果和建議，這些資料將被納入該州未來關於太陽能電池板生命週期管理的任何法律或法規。

同樣，新澤西州立法機構也起草了一項法案，要求成立一個太陽能電池板回收委員會，調查太陽能電池板和太陽能發電結構的回收和其他生命週期管理方案。雖然這些調查為支援回收所需的基礎設施等事項提供了有用的估計，這可以為未來的計劃提供參考，但它們沒有強制執行任何新的法規，因此其影響尚不明確。

夏威夷

在 20 世紀 90 年代，聯邦政府開始更多地參與太陽能的研究和開發。向房主發放了補助金和稅收優惠，以鼓勵安裝和使用太陽能系統。20 世紀 90 年代安裝的太陽能電池板即將步入 30 年的使用壽命，將開始需要處理。2008 年，立法機構通過了夏威夷州法案 204，俗稱“太陽能熱水器強制令”，要求新房屋使用太陽能熱水器。

一項法案提議要求夏威夷州能源辦公室和衛生部進行一項全面研究，以確定太陽能電池板和其他依賴太陽能的家用電器的最佳處理和回收做法。該研究將解決以下問題：(1) 夏威夷州需要處理或回收的舊太陽能電池板的數量，(2) 這些太陽能電池板的型別和化學成分，(3) 光伏廢物收集、處理和回收的最佳做法，以供地方、國家和國際社群採用，(4) 是否應對太陽能電池板的處理或回收徵收費用，以及 (5) 州能源辦公室和衛生部認為與光伏廢物處理和回收相關的任何其他問題。

該法案於 2022 年 2 月在眾議院獲得透過，並已提交參議院，目前正在等待批准，然後才會提交給州長。

現有的舉措

太陽能行業協會

太陽能行業協會 (SEIA) 是美國太陽能行業的全國性非營利貿易協會。SEIA 在全國範圍內建立了回收和回收計劃，為負責任地處理太陽能電池板做出了貢獻。SEIA 與監管機構合作，制定可執行的立法和易於管理的合規流程。SEIA 的光伏回收工作組與主要的太陽能製造商和安裝開發商（如 First Solar、SunPower、Flex、JinkoSolar、Panasonic、SolarCity 和 Trina Solar）合作，以建立一個成本效益高的回收商網路，能夠負責任地管理光伏廢物和光伏電池板的生命週期末處理。

SEIA 臨時總裁湯姆·金比斯聲稱，他希望“透過建立一個全國性的收集點、回收設施和易於使用的消費者網路入口網站，使整個太陽能行業實現無填埋場化。這一主動專案將有助於降低所有參與方的回收成本。這意味著環境獲益，我們的太陽能消費者和公司也獲益。”

SEIA 的光伏回收計劃包括三個主要步驟。首先，SEIA 成員收集有關將要回收的裝置的資訊。然後，SEIA 成員從 SEIA 可以與之聯絡的眾多公司中選擇一個回收合作伙伴。最後，他們準備檔案並安排裝置的收集、運輸和運送到回收合作伙伴處。最後，裝置根據所選回收合作伙伴的政策進行回收。

結論

太陽能電池板回收是一個社會、技術和經濟問題。美國允許各州自行選擇光伏產品生命週期末期的立法，導致全國各地取得了不同的進展。儘管缺乏立法指導，但 SEIA 和當地太陽能企業的回收計劃已經開始管理日益增長的退役電池板數量。為了讓美國的光伏消費者擁有持久且同等的方案，消費者必須要求其州政府為標準化的回收計劃提供更多資金，並投入更多資金研究回收流程。太陽能電池板回收的未來可以幫助維持太陽能的綠色特性，但必須在生命週期末期計劃和處理的所有方面取得進展。