美国的光伏/太阳能电池板回收

简介

在过去的几十年中，太阳能光伏组件越来越受欢迎，成为清洁能源发电的选择。使用量的增加带来了处理报废太阳能电池板产生的大量废物的挑战；到 2050 年，预计报废电池板的累积重量将达到 8000 万吨。为了保持太阳能电池板作为清洁能源的声誉，需要对这个问题找到可持续的解决方案，这是该技术的主要吸引力之一。由于目前美国没有联邦法规强制执行可持续的解决方案，各州立法机构已开始用不同的策略来应对这一挑战。

本章介绍了美国当前和拟议的太阳能电池板回收解决方案。

当前障碍

技术障碍

太阳能电池板光伏需要根据电池板的成分和制造程序进行不同的处理。不同类型的太阳能技术存在两种主要流程：晶体硅 (c-Si) 和薄膜电池板。对于 c-Si 电池板，首先用 95-100% 的回收率拆卸铝和玻璃。热处理、物理分离和化学蚀刻用于分离组件和硅，回收率为 80-95%。此过程在高温下进行，需要高能量输入。薄膜电池板被粉碎，通过振动和冲洗进行物理分离，并使用强酸进行化学分离。这也是一个能量密集型过程，可以回收 90-95% 的玻璃和半导体材料。

回收光伏电池板最大的技术挑战是高能量输入、使用和处理有害化学物质以及电池板成分和结构的不均匀性。随着光伏领域更多研究的开展，电池板成分可能会发生变化，使已建立的回收设施变得过时。电池板结构可以改变得更容易回收，但现有技术需要能够处理复杂拆卸的回收基础设施。

经济障碍

目前，太阳能电池板回收在经济上不可行。国家可再生能源实验室报告称，回收一个光伏组件的成本在 15 到 45 美元之间，而将光伏组件扔到非危险或危险垃圾填埋场分别需要不到 1 美元或 5 美元。太阳能电池板废物包含许多有价值的成分，这些成分可以使回收在经济上可行，但目前还没有廉价且大规模提取这些成分的方法。这种经济障碍需要长期的技术进步和政策变化才能产生立竿见影的效果。

现有政策

华盛顿州

2017 年，华盛顿州立法机构通过了一项可再生能源法案，其中包括光伏组件管理和回收计划。该法案要求建立一个由制造商资助的“便捷、安全和环境友好的系统”，以回收 2017 年 7 月 1 日之后在该州销售的所有太阳能电池板。华盛顿州是第一个实施回收计划的州。

回收计划希望通过断言组件注定要回收，将太阳能电池板回收作为报废组件的常态。该计划还通过将财务责任放在制造商身上，保护了消费者对太阳能电池板的激励。这种策略使太阳能电池板的回收对所有者来说变得容易和方便，但由于华盛顿州是美国唯一一个有这些限制的州，这可能会阻碍华盛顿州的太阳能电池板销售。

加利福尼亚州

2020 年，加利福尼亚州将太阳能电池板归类为通用废物。通用废物包括含有非微不足道数量的危险物质（如杀虫剂或电池）的产品。通用废物比电子废物受到更严格的监管，电子废物是大多数家用电子产品的标签，尽管通常包含更多危险物质。通用废物的法规使得实施回收流程变得困难，因为它们不允许使用水、化学物质或热量。

回收的替代方案包括在垃圾填埋场处置或运输到另一个州。要在垃圾填埋场处置，电池板必须经过验证，以确保它们不含危险物质，方法是使用制造材料记录或进行实验室测试，这会让消费者花费约 1500 美元。将电池板出口到监管较少的州会让消费者不愿协调报废程序，因为这种程序无法在当地进行。

加利福尼亚州正在通过立法来针对电池板分类，取得了一些进展，但通用废物的决定受到批评，因为它会让消费者不愿选择可持续的选择（如回收），因为这会使处理选择变得复杂。

拟议政策

罗德岛州

罗得岛州于 2021 年 2 月提出了一项法案 H5524，要求太阳能电池板制造商在产品生命周期结束后回收其设备。该法案得到了环保组织的支持，并以类似于床垫、油漆罐和灯泡等难以处理产品的立法为基础。该法案遭到当地太阳能企业，如 Green Development LLC 和 Northeast Clean Energy Council 的公开反对。他们表示，除非邻近州也通过类似立法，否则该法案将阻碍光伏制造商进入罗得岛州市场，这将给已有的罗得岛州公司造成经济困难。该法案在 2021 年 6 月失败，此前众议院环境与自然资源委员会的一项研究建议在提出新提案之前对太阳能电池板回收进行审查。

北卡罗来纳州和新泽西州

北卡罗来纳州众议院法案 479 要求北卡罗来纳州环境审查委员会调查与公用事业规模太阳能项目的退役相关的议题，这些项目被定义为直接连接到输电网以出售的陆地安装式太阳能发电项目。这包括许多类型的太阳能电池板、太阳能阵列、建筑物、设施以及项目中涉及的任何其他基础设施。环境审查委员会向大会报告了研究结果和建议，这些数据将被纳入该州未来关于太阳能电池板生命周期管理的任何法律或法规。

同样，新泽西州立法机构也起草了一项法案，要求成立一个太阳能电池板回收委员会，调查太阳能电池板和太阳能发电结构的回收和其他生命周期管理方案。虽然这些调查为支持回收所需的基础设施等事项提供了有用的估计，这可以为未来的计划提供参考，但它们没有强制执行任何新的法规，因此其影响尚不明确。

夏威夷

在 20 世纪 90 年代，联邦政府开始更多地参与太阳能的研究和开发。向房主发放了补助金和税收优惠，以鼓励安装和使用太阳能系统。20 世纪 90 年代安装的太阳能电池板即将步入 30 年的使用寿命，将开始需要处理。2008 年，立法机构通过了夏威夷州法案 204，俗称“太阳能热水器强制令”，要求新房屋使用太阳能热水器。

一项法案提议要求夏威夷州能源办公室和卫生部进行一项全面研究，以确定太阳能电池板和其他依赖太阳能的家用电器的最佳处理和回收做法。该研究将解决以下问题：(1) 夏威夷州需要处理或回收的旧太阳能电池板的数量，(2) 这些太阳能电池板的类型和化学成分，(3) 光伏废物收集、处理和回收的最佳做法，以供地方、国家和国际社区采用，(4) 是否应对太阳能电池板的处理或回收征收费用，以及 (5) 州能源办公室和卫生部认为与光伏废物处理和回收相关的任何其他问题。

该法案于 2022 年 2 月在众议院获得通过，并已提交参议院，目前正在等待批准，然后才会提交给州长。

现有的举措

太阳能行业协会

太阳能行业协会 (SEIA) 是美国太阳能行业的全国性非营利贸易协会。SEIA 在全国范围内建立了回收和回收计划，为负责任地处理太阳能电池板做出了贡献。SEIA 与监管机构合作，制定可执行的立法和易于管理的合规流程。SEIA 的光伏回收工作组与主要的太阳能制造商和安装开发商（如 First Solar、SunPower、Flex、JinkoSolar、Panasonic、SolarCity 和 Trina Solar）合作，以建立一个成本效益高的回收商网络，能够负责任地管理光伏废物和光伏电池板的生命周期末处理。

SEIA 临时总裁汤姆·金比斯声称，他希望“通过建立一个全国性的收集点、回收设施和易于使用的消费者网络门户网站，使整个太阳能行业实现无填埋场化。这一主动项目将有助于降低所有参与方的回收成本。这意味着环境获益，我们的太阳能消费者和公司也获益。”

SEIA 的光伏回收计划包括三个主要步骤。首先，SEIA 成员收集有关将要回收的设备的信息。然后，SEIA 成员从 SEIA 可以与之联系的众多公司中选择一个回收合作伙伴。最后，他们准备文件并安排设备的收集、运输和运送到回收合作伙伴处。最后，设备根据所选回收合作伙伴的政策进行回收。

结论

太阳能电池板回收是一个社会、技术和经济问题。美国允许各州自行选择光伏产品生命周期末期的立法，导致全国各地取得了不同的进展。尽管缺乏立法指导，但 SEIA 和当地太阳能企业的回收计划已经开始管理日益增长的退役电池板数量。为了让美国的光伏消费者拥有持久且同等的方案，消费者必须要求其州政府为标准化的回收计划提供更多资金，并投入更多资金研究回收流程。太阳能电池板回收的未来可以帮助维持太阳能的绿色特性，但必须在生命周期末期计划和处理的所有方面取得进展。