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  硅的循环利用         
硅的循环利用
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作者:龚喵
发表于2005年11月1日


随着适用于太阳能行业的硅越来越紧缺,硅的循环利用成了一个热点话题。针对目前环硅的循环利用的商业性和未来技术上的可行性,ENF对许多公司和研究机构进行了采访。

商业性——公司

一些其他行业的公司已经开始涉足硅的循环利用这一领域,同时他们也在回收一些寿终正寝的旧太阳能电池板.本文将利用以下介绍的4个大公司来说明当今的硅循环利用事业.



AstroPower(公司在2004破产,之后被GE Energy收购)是在半导体行业收购硅原料用于太阳能电池制造的鼻祖。GE Energy表示,硅的循环利用所带来的利润致使市场上废旧硅芯片的价格不断上升。同时他们也表示他们循环利用的条件是有限的,他们所做得也只是将半导体上完好晶片摘除并清洗,然后用在太阳能电池的生产上。



中芯国际,中国半导体行业的领头羊之一,最近宣布企业将迈入太阳能电池生产领域。

最近,中芯国际宣布他们将投资2亿元用于建造硅片回收基地制作太阳能电池。硅原料来源于废弃的测试硅片,这些测试硅片在每次的硅片生产过程中被重复利用十几次后都会变得越来越薄,最终失去其测试硅片的价值。中芯国际正在想方设法在全球寻找废弃的测试硅片,并探索其他回收废旧硅片的途经用于满足太阳能电池生产所需。






SolarWorld 一直积极活动在硅的循环利用和废旧太阳能电池回收领域。九月份,公司宣布购买到一个规模为600MW的旧电站的太阳能电池,他们将把这些转化率在8%左右的多晶硅太阳能电池重新制作成转化率高达14%的电池。
SolarWorld 希望在硅的循环利用达到大规模生产之后,其成本能大大低于传统生产。为了达到这样的大规模,他们准备建立一个泛欧洲的工业产品回收系统,用于有偿回收废旧太阳能电池。如果该系统能在2006年底成功启动,现已有40名员工的循环利用部门将在此领域的竞争中占有很强的优势。


SolarWorld电池板回收设备
图片来源: Solarworld




Solariani 是一家帮客户找到废旧硅电池的“中介公司”。据他们估计,每月在市场上公开销售的用于太阳能电池的废旧硅约有30-40吨。

这些硅原料主要自来于亚洲(中国,日本,马来西亚和韩国)和美国,还有一些来自于半导体行业和光伏行业的已损坏或有缺陷的晶片。

主要买家:

中国公司—购买硅原料需要大量的人力劳动进行回收

德国公司—购买用于自动化生产的硅原料

美国公司—购买需要高科技方法回收的硅原料(低电阻原料)

同时,许多“大牌”光伏企业发现自己无法使用回收材料,原因如下:

a) 劳动密集性强—许多原材料被当曾被当作废物处理,表面污浊不堪
b) 需要处理多种转化率的能力。大企业的用户希望得到的是一致的产品,也就是说电池板的输出最好稳定不变。

科研活动

为了更好得循环利用太阳能电池,两种方法正在被采用. SolarWorld和 PVTEC 这两个研究机构正在探寻回收现存太阳能电池的方法, Isofoton 和AIST则找寻更利于电池回收的方法.


早在2001年,日本经济产业省就出资成立了一个由10名研究人员组成的小组来研究回收太阳能电池板的效率问题. 该小组由 PVTEC(一个非盈利光伏组织)进行管理,其研究人员来自于Sharp, Asahi Glass 和 Showa Shell Sekiyu.

PVTEC的经验主要在处理粘合玻璃和电池的塑料封装方面。他们的研究包括寻找最有效的融化塑料封装得方法,利用化学方法清洗太阳能电池。初步研究有望在2006年3月完成。

尽管如此,研究成果即将面世,但却没有一家日本大公司有意进入硅原料回收生产领域。
PVTEC解释说要建设硅的循环利用生产基地至少需要好几百个 MW的废弃电池板才可以。
他们估计这将在2020年实现。



西班牙科技部也在资助由Isofoton和Gaiker进行的回收太阳能电池板的设计。

Isofoton 的研究主要集中在太阳能电池板的设计上,怎样简易地移除废旧的太阳能电池。他们建议在电池和封装层之间加入一个透明层,这样电池就可以轻松地被摘除下来(因为不再和封装层接触)他们一直在进行这方面的试验,主要做法是用硅树脂胶代替封装层来粘合电池板。

除此之外,他们还研发了一些用于拆除太阳能电池的设备,因为太阳能电池在拆除的操作中很容易损坏。他们的方法是设计一个真空设备对电池施加均匀的压力以便取出。


用于拆除电池的真空设备
图片来源:Isofoton

这项技术离投入生产还有一段时间。影响Isofoton决定大规模商业生产回收电池板的原因有:

a) 成本。制作一块回收电池板的材料耗价约比传统高5%,还有附加的劳动力成本。

b) 自动化。除非自动化方法确定,否则大规模生产依然是不实际的。

c) 产品质量。 Isofoton承诺他们的循环利用的电池板产品享受25年的质量保证并且在保证低产品故障率.


d) 市场需求:对于循环利用的电池板,消费者关心的什么?(提醒:SolarWorld这样的大公司正在制定循环利用电池板的标准。)

e) 立法。我们假定,法律规定最终生产商都必须对自己的废旧产品进行回收处理。那么,这项法律实施的时间会影响这些回收利用的太阳能电池板大规模生产的时间。





AIST的设计也是通过透明层包裹太阳能电池,这样会使太阳能电池更容易从封装层拆除。他们也制作了一个由16个太阳能电池组成的电池板原型,并且进行了环境测试来检验它的耐用性。

加上透明层的结果是电池的输出功率降到了原来的94%。




Bayer MaterialScience凭借着其可选塑料粘合材料吸引了很多人的注意.他们用一种叫TPU的塑料来代替封装层,并且发明了一种利用层压机和热滚机来生产的新的方法.
他们的技术中有一项重要优势是在180度的时候,电池板会被拆开以用于回收利用.

小结

太阳能能源不断上涨的需求造成了短时间内的硅的短缺,这也恰恰成为了刺激硅循环利用的动力。硅的循环利用使一些小企业和新企业在未来的15个月内,在大企业垄断硅材料的同时也可以参与竞争。

2007-2008年的硅的循环利用的需求现在还是问号,如果有足够的硅的原材料供应,那么回收硅的价格也将大大下降到合理的水平。在中国广泛参与回收利用的公司将蓬勃发展,作为一个新兴市场,许多国内厂家都在寻求节约成本。价格在这之中是一个制约发展的重要因素,甚至会存在于企业的牌子成为重要因素前的很多年。


从2008年开始,电池板回收方法将更加成熟。在废旧电池板的回收方面,由于有限的电池板供应,会由一到两个国际大公司统治整个行业。然后,欧洲方面的立法或不立法对该领域都有深远的影响。同时,中国环保方面的立法也在飞速的发展,假如对国内工业有利,这方面的法案的实施将会很快实现。

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