光電廢棄物資源循環技術發展現況及趨勢

 

刊登日期:2018/11/5
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人口數的增長導致石化燃料等能源的消耗量不斷上升,但地球石化能源已漸漸無法承受龐大的消耗量,因此人們積極的開發替代能源。太陽光電為最具發展潛力的替代能源之一,自2000年後開始大量安裝。隨著太陽光電安裝量加速成長,對太陽能產業使用壽命管理有其急迫性。

本文將從以下大綱,介紹並彙整太陽光電的回收技術,比較台灣現況與國外成功回收案例,發想出一套在台灣有效回收並回用至產業鏈之太陽光電廢板技術。
‧資源循環
‧太陽能板種類及其資源循環可行性
 1. 結晶矽太陽能板
 2. 薄膜型太陽能板
‧各國太陽光電資源循環發展現況
 1. 中國
 2. 日本
 3. 德國
 4. 台灣
‧太陽能板資源循環
 1. 太陽能廢板蒐集
 2. 太陽能板資源循環技術
  (1) 矽晶型太陽能板資源化技術
  (2) 薄膜型太陽能板資源化技術
‧結語與建議

【內文精選】
太陽光電屬於低汙染再生能源之一,在發電過程中不會產生噪音,也不具有資源開採殆盡的問題,因而成為各國目前主力推動的綠能產業。國際間太陽能板安裝量逐年增加,根據REN21報告書指出(圖一),於2017年已達到約402 GW,比2016年增長了98 GW,主要是因為各國對電力的需求增加與各國政府綠能政策推廣導致。我國經濟部能源局於2015年提出「2025年再生能源發展目標」,目標太陽光電裝置容量為20 GW;2017年推動「綠電先行」,鼓勵再生能源發展,全面開放太陽能等綠電發電,落實非核家園目標,可望帶動太陽光電產業發展。

圖一、2007年到2017年太陽光電累積裝置容量
圖一、2007年到2017年太陽光電累積裝置容量

台灣正積極發展太陽光電產業,有著國家政策的輔助,台灣太陽光電板安裝量將會迅速成長,若無法有效解決未來大量的太陽能廢板,將對環境與人類造成影響。因此解決我國太陽光電廢棄物並從中提取出有價金屬再利用,回到生產太陽光電設施源頭,達成搖籃到搖籃的目的將成為重要的課題。

各國太陽光電資源循環發展現況
在探討我國太陽光電資源循環發展現況前,應先就其他國家太陽能發展經驗進行探討了解。由圖三可知,全球主要太陽能板安裝容量前三大國為:中國、日本與德國,約占太陽能市場67%左右。
3. 德國
(1) 太陽能發展概況
德國近年來太陽光電安裝容量一直保持在1.5 GW左右成長,目前總裝置容量達43 GW。德國政府於1990年實施「十萬屋頂計畫」,成為當時的太陽能產業大國;在2010年發布「能源策略地圖」,其內容訂定目標於2050年再生能源發電占比達80%,使太陽能產業蓬勃發展。之後於2016年宣布,自2017年起將不再有FIT補貼,而是透過市場決定價格,來減緩太陽能板安裝量暴增的問題。如圖七,根據Fraunhofer ISE在2018年統計指出,德國再生能源占比為40.3%,而太陽光電占德國總能源比為28.98%。德國已經進入太陽光電發展成熟階段,但大幅增加的太陽光電設備安裝量導致售電收入小於成本,許多太陽光電設施公司也有可能因此倒閉。

圖七、德國各類能源占比
圖七、德國各類能源占比

太陽能板資源循環
根據國際再生能源機構(IRENA) 2016年估計,2050年廢棄太陽能板將高達7,800萬噸,太陽能板中有害物質將對環境造成嚴重危害,因此,太陽能產業廢棄物進行資源再生技術,能使環境衝擊降低。
1. 太陽能廢板蒐集
根據圖九,仿效PV CYCLE以數量來區分蒐集方式,一般家庭廢板將以網路申報後貯存至定量,再由專業回收單位統一回收處理,而超過40片大量廢板則是網路申報後直接聯繫專業回收單位回收處理。但台灣的安裝量有別於德國以及日本,南北安裝量也不平均,若對一般民眾家庭的廢太陽能板完全使用德/日的蒐集方式,將會造成不必要的交通運輸浪費。故本文建議與當地回收單位合作,太陽能廢板網路申報後先由地方回收單位先做前處理,將完好板與破碎板分開,並事先將較好處理的鋁框與接線盒剝除,等蒐集到貯存重量後,再統一由專業回收單位載走太陽能電池片。
2. 太陽能板資源循環技術
(1) 矽晶型太陽能板資源化技術
過去對於矽晶太陽能板在經濟可行性上效益較低,各國多採直接掩埋或焚化。目前有與歐盟PV CYCLE合作的法國Veolia及日本NEDO等公司執行矽晶太陽能板回收行動。矽晶太陽能板回收技術需考慮到太陽能板結構…...以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:陳偉聖、陳彥融/國立成功大學
★本文節錄自「工業材料雜誌」383期,更多資料請見下方附檔。


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