太陽能電池板（圖片來源：pixabay）
光伏行業相關的經濟繼續以驚人的速度增長，全球已安裝的太陽能電力設備已經發電超過5兆瓦。但是，光伏板報廢后會怎麼樣呢？如果其使用壽命是十年，與之相關的廢物處置似乎會成為一個問題。而且，光伏行業的出貨量高達數百萬噸，伴隨著行業增長，這一數字還會持續增加。目前。每年電子垃圾的總量（包括計算機、電視、手機）約為4500萬噸。
相比之下，2050年光伏行業產生的電子垃圾將是這一數字的兩倍。基於預算不足的地方政府在管理時存在有毒物質暴露、處理成本的增加以及垃圾填埋場產能過剩的問題，研究人員正在探索基於循環經濟等概念的全球太陽能廢物處置解決方案。
同時，從沙子到稀有金屬各類需求都在持續增長。雖然光伏供電僅佔全球供應的1%，但光伏對於碲和銀的需求已經佔到全球供應的40%和15%，大部分半導體級的石英和稍小但重要的稀有元素銦、鋅、錫供應也被光伏佔據。
歐洲引領回收潮
這一領先的政策是生產者延伸責任(EPR)，它意味著被可靠記錄的、成功的產品生命周期管理。十年前，歐洲的光伏製造商開始自願參加名為「PV Cycle」的生產者延伸責任系統。2014年，當該行業受到《電子電氣報廢品指導》約束時，所有的製造商都必須參加生產者延伸責任計劃。2009年以來，PV Cycle開展的EPR計劃已經回收了30,000多噸的PV，並且隨著回收中心的建立，帶動了二次利用光伏組件市場。
在美國，沒有聯邦電子報廢物法規來激勵PV廢物的回收和循環使用。聯邦法律只要求對《資源保護回收閥》內規定的危險廢物的光伏組件進行特殊管理。因為含有鉛或鎘，某些光伏組件被認為是危險報廢物，而其他光伏組件不被視為危險報廢物。由於無法通過目視檢查確定光伏組件是否有害，因此許多人認為回收所有的光伏組件更為簡單。
美國的一些州已經採取行動。到2020年，如果製造商希望向紐約或者華盛頓出售產品，他們就必須要參加回收再利用的生產者延伸責任項目。加利福尼亞州的幾個機構（該州已經安裝了超過一半的光伏裝機容量）。最近他們召集了一個工作組，評估包括企業延伸責任在內的可回收光伏電池和鋰電池方案、
沒有明確的激勵措施，回收市場面臨困境
今天，回收光伏電池的主要挑戰不是回收和再利用的成本，而是在回收材料中尋找價值。國際可再生能源機構的報告稱，到2050年回收材料的價值可能會超過150億美元。光伏廢料大部分的價值在於其鋁製框和金屬漿中的銀。如果想讓光伏回收更有價值，需要玻璃管理方面的專業人才。畢竟，如果按重量級，光伏組件的80%—90%由玻璃製成。
如果沒有汙染，回收的玻璃可以多次使用，讓其價值最大化。如今的挑戰是，由於銻的使用（增加的透明度），以及底片和密封膠的塑料碎片的汙染，回收商無法利用光伏報廢的玻璃製造高質量的玻璃。關於玻璃材料回收的決策不僅需要回收技術的創新，也需要產品設計師和廢物處置人員之間更好的溝通。
市場發出的信號對於吸引投資用於回收領域基礎設施建設十分重要。多晶矽現貨在2000年達到高峰，2008年SolarWorld嘗試使用回收技術，回收的矽成為其供應價格的對衝。他們證明，使用100%再生原料，再生矽就可以降低整個光伏模塊所需能源的50%。但是，這個中試工沒有再拓展規模到他們計劃的自動化回收設施，而且這個中試工廠由於公司陷入與新生產商的激烈競爭而被迫關閉。
創新和公共政策是關鍵
回收光伏垃圾需要材料加工和逆物流的創新。已經探索了許多類型的回收過程，包括批量回收所有類型的光伏垃圾，而不是特別針對光伏技術的特定方法。目前還不清楚收回PV的最佳機制。如何以最少的驅動力回收分散的光伏垃圾。前方的路還尚未明朗。
自願的措施可能有效，但是可能也遠遠不夠。生產者延伸責任是強制的，也最有效，因為他有助於防止那些在回收中受益卻不付出的公司鑽空子。許多太陽能倡導者對強制性的生產者延伸責任持否定態度，認為強制性的生產者延伸責任在與天然氣競爭時會增加行業的成本，一些製造商已經要求制定回收法，以確保公平競爭。
美國國家標準國際/美國國家標準協會（National Standards International / American National Standards Institute）制定了一項可惜持續發展的領先標準，該標準獎勵那些參與客戶資助的回收再利用計劃的公司。First Solar使用回收設施，能夠回收95％的半導體材料和幾乎所有的碲。這有助於他們滿足有關鎘含量的監管要求，並保證避免使用垃圾填埋進行處理，同時為投資者提供碲供應和價格波動的對衝。
所有的趨勢都表明，需要更綠色的產品設計和供應鏈責任，來保證可持續性。太陽能對於解決氣候變化和能源缺乏十分重要。為了支持太陽能發展，我們迫切地需要採用循環經濟的方法來回收光伏垃圾和材料。
作者：Dustin Mulvaney & Morgan D. Bazilian
翻譯：崔格瑞
審校：馬曉彤
引進來源：科學美國人
引進連結：https://blogs.scientificamerican.com/observations/the-downside-of-solar-energy/