浅谈太阳能电池回收

传统油源日渐枯竭，地球温室效应所带来的影响愈演愈烈，因应而起的再生能源产业成为可能拯救地球与振兴经济的方法，因此再生能源产业发展成为大家注目的焦点。以蓬勃发展的太阳能产业来看，德国研发使用太阳能电池(Photovoltaik-Module)已超过20年，且德国去年的太阳能装置容量达3GW，产电量更由2008年的4.4TWh增加至2009年的6.2TWh，发展迅速。

随着全球太阳能产业的迅速成长，原物料的需求也随之升高，太阳能电池中重要的组成对象如：硅、锌、铅、铜、银等，若能透过技术加以回收再利用，不仅能降低产业成本，也可节省开发珍贵的矿藏，对于企业与地球而言都是一项利多。太阳能电池的开发与研究始于大约25年前，对于太阳能产业而言，由于太阳能电池使用寿命一般来讲相对较长，因此在太阳能电池刚萌芽时，产业间并未思考回收的范畴。然而随着时间流逝，过去几年中已有第一批太阳能电池相继到达除役阶段，预计到2015年，将会有为数相当可观的太阳能电池面临淘汰的问题，届时太阳能电池回收将成为重要的环保课题。

回收先驱试验计划

为正视未来物料短缺的问题，并为回收太阳能电池做好准备，德国环境保护部(Bundesum-weltministerium)已在2002年结合德国太阳能公司(Deutschen Solar AG)与在佛来堡(Freiburg)的TU Bergakademie研究中心成立一项研究计划。主要任务在于研发出环保且具经济效益的太阳能电池回收方法，希望透过现代科技，不仅能回收除役的太阳能电池，也能再利用制造过程中所产生的废料和破损的太阳能电池，形成一个良性的资源循环链。

太阳能电池基本组成对象

根据德国PV RECYCLE研究报告，太阳能电池主要可分为两大类：一为结晶状硅太阳能电池，二为非结晶状硅太阳能电池。它们的主要组成物质就是玻璃(二氧化硅)、铝、硅、聚合体、锌和铅等，非结晶状硅太阳能电池含硅量可高达90％，结晶状硅太阳能电池的硅含量大约为3％。

现阶段待回收的9成太阳能电池为结晶状硅太阳能电池，其它10％的太阳能电池则包括薄膜太阳能电池在内的非结晶状硅太阳能电池，且薄膜太阳能电池的回收有可能在2020年达到所有太阳能电池回收数量的20％。

随着科技的日新月异，至2020年时，有可能太阳能电池本身即以有机材料制成，因此所形成的除役太阳能电池就没有所谓回收的问题存在，但目前这些想法仍停留在试验阶段。虽然太阳能电池回收仍属于试验阶段，尚未成熟。但2008年整个欧盟即有3,800吨的废太阳能电池等待回收处理。至2030年预计将达到130,000吨，因此庞大的除役太阳能电池必须采取必要的回收方法。

永续回收效益原则

对厂商而言，如果不能将回收的太阳能电池再加以利用，而只是单纯的汰旧回收与换取费用，并没有实质意义。太阳能电池回收的效益主要在于，回收之后所拆下取得的对象能重新使用，不必再购进新货，或者更理想的是，若技术层次许可的话，能将所有零件分离至原物料的阶段，将是最符合回收成本效益的原则。例如回收获得纯硅，之后再熔铸成多结晶粒的浇铸块，而形成最后需要的晶圆。由此做起，比起由石英矿砂中提炼硅的高昂成本要显得实惠。

原本所采定的回收目标是希望取得完好的电池再利用，但目前此一想法已被扬弃，原因在于现今的太阳能电池非常薄(小于180mμ)，且容易于运送与建置时受损，因此回收整颗电池已不具商业意义。

回收技术

不同的回收技术决定太阳能电池的环保回收效益，以捻碎撕裂与燃烧方式所进行的回收，则取得铜与玻璃的回收率低。成品再利用的可能性也低，因此即便回收成本低廉，因为回收效益不良而不受到重视。

在先前所提到的研究计划为架构之前提下，经过2002至2005年的试验研究后，在佛来堡成立了一个示范式的太阳能电池回收中心。实际运作原则在于，以符合环保条件与经济效益，回收处理太阳能电池内的硅，因为硅为制造太阳能电池重要的对象之一，虽然回收程序复杂，但由于回收的硅可以直接再使用，而使得回收深具环保与经济效益。除此之外，也着重于避免因采烧灼技术而产生对环保有害的有毒物质，并降低因回收其它对象的成本。

该回收中心执行的回收程序主要可分为两种：一是以人工方式回收，生产力效率较低，成本高，回收率不尽理想；二是利用自动化机械回收则可达较高生产力，回收率高成本低，以下分别说明。

一、人工回收

在2002年开始运作的全世界首座太阳能电池回收厂，可回收不同厂商以不同技术所制造出的太阳能电池，其中还包括产自德国与比利时两国的第一批太阳能电池。该回收程序大致上可分为两个，首先是将太阳能电池分门别类为单结晶硅、多结晶硅和非结晶硅，再依以下两个步骤进一步拆开电池中的组件：一、利用电热法将电池中的塑料组件分离出来，玻璃和半导体也拆出来，加以分类并进行回收；二、以蚀刻法取得回收太阳能电池中的晶圆。

二、自动化回收

为要节省成本并增加回收效率，该回收厂也试验机械自动回收方式，该中心所采用的机械是比利时制造的自动化机械，其回收不论是破损或是完整的太阳能电池皆可回收，每年的处理量可达2万吨。目前工作人员仍努力提升自动化回收的效率及精准度，而所获得的硅被熔解做成晶圆重新运用在新太阳能电池中，节省了可观的原物料以及制造时的相关成本。

薄膜太阳能电池回收

薄膜太阳能电池的表面，分布非结晶的硅，必须靠精细的切离技术，使硅与面板分离以达到回收目的，因此它的回收成本也相对较为高昂。

90年代后期，美国的第一太阳能公司(First Solar)开始回收薄膜太阳能电池，大致可回收90％的玻璃和95％的半导体，目前采用类似方法回收的厂家分别在美国和德国，回收的方式为：太阳能电池以捻碎机加以细碎化，再用研磨机将之磨成4～5mm的小块状，之后在不锈钢滚筒中注以酸剂，将薄膜和玻璃等分离出来，这时滚筒中的液体充满金属，以三段式的化学沉淀程序注入高碱中和清洗，最后以特殊的过滤器过滤出细层硅以重新利用。

太阳能电池回收再利用对于环保而言非常有益，随着回收技术的成熟，未来的回收率可望达到95％，不论是在产业或是节能范畴上都具有正面意义。试想，制出太阳能电池里的硅所需要的能源与成本。为直接回收太阳能电池中的成品硅的3倍之多，而回收里头的晶圆也是如此，因此回收太阳能电池再利用值得成为大家努力的方向。

另一方面，德国PV RECYCLE协会为要持续推动太阳能电池回收并将之产业化，在欧盟建立一套功能性强且具良好形象的回收系统，也成为现阶段刻不容缓的执行事项。