林欣蓉、王珽玉、方聖予、李佳慈 / 工研院材化所
在淨零碳排與資源短缺趨勢下，能源與磁材廢料回收已成為減碳新戰略的重要核心。太陽能模組回收可有效再利用玻璃、鋁框與矽材料，降低廢棄物與原料開採需求；鋰電池回收則能回收鋰、鎳、鈷等關鍵金屬，減少對礦產資源依賴並降低電池生產碳排放；廢磁石回收則聚焦於稀土元素再生，提升高值材料循環利用效率。透過建立完善回收技術與循環供應鏈，不僅可減少環境污染與碳足跡，也能提升資源自主性與產業韌性。未來結合政策推動、綠色技術創新及跨產業合作，將有助於形成低碳循環經濟模式，促進能源轉型與永續發展。
【內文精選】
太陽能模組的回收
太陽光電模組的壽命一般以20年來估算，部分製造商甚至保證模組壽命可以長達25年，以市場上最常見的60片電池的太陽光電模組來計算，每片310 W的模組重量是19公斤左右，由此推算每1 GW的太陽光電模組的重量就高達62,000公噸，因此在安裝使用20年後，每GW的太陽光電模組就會變成62,000公噸的廢棄物。2019年全世界的太陽光電裝置容量為125 GW，2020年由於新冠肺炎影響全世界的經濟，太陽光電的裝置容量稍微萎縮至115 GW，隨著全球進入後疫情時代，再加上全球貨運的漲價與烏俄戰爭的影響，太陽光電在2021年安裝量躍昇到173 GW，累積裝置容量達到914 GW。
國際再生能源總署(IRENA)與國際能源總署(IEA)就已經提出警訊，認為2030年全球太陽光電模組廢棄物可能達到800萬公噸，並且會在2050年達到1億噸以上，如圖一所示，其中的材料資源價值估計高達150億美元，因此各國開始積極尋求更好的回收解決方案。為了處理廢棄的矽晶型太陽光電模組，並降低環境的危害，目前國際上有幾種不同的處理方式：破碎分選法、熱分解法與物理分離法，不論何種處理方式，廢模組的第一步都是先拆除鋁框與接線盒，接著再處理剩餘的玻璃板/電池/導電焊帶/封裝材料。
圖一、IRENA的全球累積太陽光電裝置容量與廢棄物產出量預估
破碎分選法是早期發展的處理方法，目的是讓太陽能廢棄物可以快速減量。太陽能模組經過拆框後直接以破碎機進行破碎，此時玻璃、電池片、封裝EVA、背板與鍍錫銅帶會全部被絞碎並混合在一起，接著後續根據破損產生物進行粒徑的篩選，以得到玻璃粒料、電池碎片、金屬以及塑膠碎料，如圖二。破碎分選法的技術門檻低，在其它種類廢棄物處理上已經是個成熟的技術，但是分選得到的物質價值低，因為很難可以得到單一材料產物，通常都會發生不同材料一定比例的混雜，例如玻璃粒料中混有封裝EVA、電池碎片含有塑膠EVA及背板，甚至分離出來的塑膠中含有很多的金屬粉末。
此外破碎過程中材料相互的碰撞會產生大量的細微粉末，這些細微粉末來自於模組中所有不同的材料，很難進一步再分離，幾乎沒有再利用的價值。破碎粉碎法的主要目的在於廢棄模組的去化，產生的玻璃粒料因為異物含量高只能使用在工程填料中，其餘分選產品則是當作冶金添加物使用，價值極低。法國知名的Veolia集團就是採用破碎分選法來處理歐洲的廢棄太陽光電模組 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖二、破碎分選法產物：玻璃粒料、含矽之封裝塑料、矽與玻璃混雜細粉
★本文節錄自《工業材料雜誌》475期，更多資料請見下方附檔。