太陽能光伏發(fā)電是世界能源綠色轉(zhuǎn)型的生力軍，其供應(yīng)鏈包括從硅材料提純、鑄錠拉棒、切片、電池和輔材、組件、平衡部件以及系統(tǒng)集成、應(yīng)用和退役回收。
截至2021年6月，中國光伏發(fā)電累計裝機2.68億千瓦，市場規(guī)模、技術(shù)水平、企業(yè)實力、生產(chǎn)規(guī)模均居全球第一。同時，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)布局逐步優(yōu)化，光伏發(fā)電應(yīng)用模式不斷創(chuàng)新，發(fā)電成本快速下降，率先進入國內(nèi)外“雙循環(huán)”發(fā)展格局。
近年來，光伏產(chǎn)業(yè)開始向“制造綠色”和“綠色制造”并重的模式轉(zhuǎn)變，已在物料獲取、加工、包裝、倉儲、運輸、使用階段全面推行綠色低碳模式。而退役報廢后的回收處理，被稱為光伏整個綠色供應(yīng)鏈的“最后一公里”，也是光伏全產(chǎn)業(yè)鏈從“淺綠”走向“深綠”的關(guān)鍵一步。
光伏組件材料包含玻璃、硅、銀、銅、鋁等有價值組分，大部分物質(zhì)能夠通過適當(dāng)回收實現(xiàn)循環(huán)再利用，可有效緩解生態(tài)環(huán)境壓力、降低光伏全產(chǎn)業(yè)鏈能耗等指標(biāo)，進一步優(yōu)化光伏組件全生命周期的綠色節(jié)能特性。
因此，隨著全球光伏從補充能源走向替代能源、進而成為主力能源的趨勢越來越明顯，隨之而來的光伏組件的回收與無害化處理，也成為全球必須面對的急迫問題。
全球光伏回收產(chǎn)業(yè)市場潛力巨大，國際能源署（IEA）預(yù)計到2050年全球?qū)⒂薪?000萬噸、約43億塊報廢光伏組件需要處理。由于玻璃、鋁、硅等材料以及銀、銦等稀有元素可以回收回用，因此回收將產(chǎn)生約150億美元的市場價值。
中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，到2030年，中國也將面臨回收150萬噸報廢組件的局面；2050年將達到2000萬噸。而隨著近年來大規(guī)模既有項目的技改，中國光伏回收高峰將會提前到來。
回收正當(dāng)時
近年來，世界各國紛紛布局光伏組件回收技術(shù)與產(chǎn)業(yè)。歐盟、日本和韓國等在光伏組件回收上起步較早，自 2009 年起便開始在物理法、化學(xué)法等技術(shù)路線上持續(xù)開展實驗技術(shù)研究、中試示范及配套體系建設(shè)。
2007年，歐盟在布魯塞爾成立了“PV Cycle”組織，這是一家非盈利性協(xié)會，旨在支持歐洲的光伏生產(chǎn)商、供貨商、安裝商和進口商，以簡單而經(jīng)濟有效的方式履行廢舊物處置的強制義務(wù)；2014 年，歐洲將光伏組件納入“報廢電子電氣設(shè)備指令”，作為消費性電子產(chǎn)品實施強制回收；2018年8月，法國在Roosset市建成了歐洲首座光伏組件回收工廠，該工廠能夠回收晶硅光伏板中95%的材料；日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)也支持了光伏組件回收多個物理法和化學(xué)法示范項目；韓國正在開展產(chǎn)能 800 噸/年的光伏組件回收示范項目的研究工作。
我國光伏組件回收開啟于“十二五”期間，中科院電工研究所高級工程師、中國綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟光伏專委會秘書長呂芳依托863計劃開始進行實驗室研究，探索了熱解化學(xué)法和深冷物理法兩種技術(shù)路線，并建立模型預(yù)測了我國晶硅光伏組件和材料組分回收量的數(shù)據(jù)。
2019年4月，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心進一步發(fā)布“十三五”國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點專項2018年度立項項目，呂芳作為項目首席科學(xué)家，基于“十二五”光伏回收實驗室研究，聯(lián)合13家光伏企業(yè)和科研院所，共同承擔(dān)了“晶硅光伏組件的回收處理成套技術(shù)和裝備”項目。這是國內(nèi)首個國家級針對光伏組件回收技術(shù)和關(guān)鍵裝備研制的項目，旨在通過低能耗、低污染的技術(shù)路線，實現(xiàn)晶硅組件中主要高價值組成材料的回收，采取逆向解粘結(jié)機理，以晶硅光伏組件低成本綠色拆解和組分分選為重點，形成物理法、化學(xué)法的晶硅光伏組件環(huán)保處理示范線，并創(chuàng)建與之相關(guān)的回收標(biāo)準(zhǔn)體系、監(jiān)管機制，探索光伏組件綠色設(shè)計和制造趨勢。
截至2021年底，國內(nèi)基于化學(xué)法和物理法的分別代表不同技術(shù)路線的首條光伏組件回收示范線在上饒和保定建成。其中化學(xué)法的晶硅光伏組件環(huán)保處理示范線產(chǎn)能超過12 兆瓦/年，突破了電池/玻璃低損拆解技術(shù)和裝備制約，總質(zhì)量回收率達92%，銀、硅、銅回收率分別為95%、95%、98%。物理法的晶硅光伏組件環(huán)保處理示范線成功研制組件拆解、組分靜電分離核心裝備，實現(xiàn)總質(zhì)量回收率99.7%，銀、硅、銅回收率分別達到94.3%、97.7%、97.1%，產(chǎn)能超過10 兆瓦/年。
值得關(guān)注的是，兩條國內(nèi)首創(chuàng)示范線的回收率都達到了國際先進水平。針對光伏組件新器件、新材料、新結(jié)構(gòu)“茍日新，日日新，又日新”的不斷迭代的趨勢，項目又前瞻性地開發(fā)了新的回收方法，為將來的回收工作奠定技術(shù)基礎(chǔ)�？梢哉f，作為光伏制造大國的中國，已經(jīng)做好了充分的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)備，以應(yīng)對光伏發(fā)電設(shè)備的生命更新迭代和循環(huán)利用。
從“淺綠”走向“深綠”
“綠色供應(yīng)鏈”的概念最早由美國密歇根州立大學(xué)的制造研究協(xié)會在 1996 年進行一項“環(huán)境負責(zé)制造”（ERM）的研究中首次提出，又稱“環(huán)境意識供應(yīng)鏈”（ECSC）或“環(huán)境供應(yīng)鏈”（ESC），是一種在整個供應(yīng)鏈中綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代管理模式。它以綠色制造理論和供應(yīng)鏈管理技術(shù)為基礎(chǔ)，涉及供應(yīng)商、生產(chǎn)廠、銷售商和用戶，其目的是產(chǎn)品在物料獲取、加工、包裝、倉儲、運輸、使用到報廢處理的整個過程中，實現(xiàn)對環(huán)境的影響（負作用）最小、資源效率最高。
自2015年《巴黎協(xié)定》簽署并確定長期目標(biāo)以來，工業(yè)制造和產(chǎn)品的綠色屬性逐步強化，全球大部分國家都把發(fā)展綠色制造和綠色供應(yīng)鏈作為推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要舉措，由此催生了各級別的綠色認(rèn)證。
國際上，歐洲環(huán)境署已經(jīng)在積極推動使用“全生命周期評估”（LCA）方法對光伏產(chǎn)品進行綠色評價與認(rèn)證�；�“全生命周期評估”制定的統(tǒng)一綠色產(chǎn)品評價方法被稱為“產(chǎn)品環(huán)境足跡指南”（PEF Guide），并根據(jù)各種產(chǎn)品分別制定細則。
2013年5月，歐盟啟動了為期5年的試點過程，首批納入試點的產(chǎn)品類別超過20種，涵蓋各個領(lǐng)域。光伏產(chǎn)品也被納入了首批試點，并已完成自2013年至2018年春為期5年的試點過程，于2019年2月12日正式發(fā)布了針對光伏產(chǎn)品的PEF細則�；诖朔椒ǎ瑲W盟正在逐步完善光伏發(fā)電設(shè)備生態(tài)標(biāo)簽（Eco Lable）的認(rèn)證方案，并將于2022年開始在歐洲試運行。
“電子產(chǎn)品環(huán)境影響評估工具”（EPEAT）是美國推出的針對包括光伏組件和逆變器在內(nèi)的電子產(chǎn)品多維環(huán)境績效標(biāo)準(zhǔn)，其環(huán)境影響分析包括產(chǎn)品中的物質(zhì)管理、能源和水的使用、包裝等，其中對于產(chǎn)品回收與否給予了很重要的評估。EPEAT作為全球領(lǐng)先的I類生態(tài)標(biāo)簽，為那些欲購買具有綠色屬性光伏產(chǎn)品的企業(yè)提供了一種參考，讓他們可以明確自己所采購的產(chǎn)品是真正可持續(xù)的。而作為取得EPEAT認(rèn)證的光伏組件和逆變器的制造商來說，這樣不僅有利于其產(chǎn)品綠色生態(tài)屬性的改進，也有助于本身銷售市場的開拓——客戶可以充分相信所購買的環(huán)保產(chǎn)品來自于一家有社會責(zé)任感的公司——從而引導(dǎo)光伏行業(yè)朝著綠色、可持續(xù)的方向進一步發(fā)展。
中國也不例外。2021年2月發(fā)布的《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》中提出，鼓勵企業(yè)開展綠色設(shè)計、選擇綠色材料、實施綠色采購、打造綠色制造工藝、推行綠色包裝、開展綠色運輸、做好廢棄產(chǎn)品回收處理，實現(xiàn)產(chǎn)品全周期的綠色環(huán)保。選擇100家左右積極性高、社會影響大、帶動作用強的企業(yè)開展綠色供應(yīng)鏈試點，探索建立綠色供應(yīng)鏈制度體系。鼓勵行業(yè)協(xié)會通過制定規(guī)范、咨詢服務(wù)、行業(yè)自律等方式提高行業(yè)供應(yīng)鏈綠色化水平。
作為光伏出口大國，我國的光伏占全球90%以上的市場份額，在全球綠色化的發(fā)展進程和我國雙碳目標(biāo)的引導(dǎo)下，光伏行業(yè)越來越重視從“制造綠色”，向“制造綠色”和“綠色制造”并重的模式轉(zhuǎn)變。
2020年，筆者參與了工信部制定并發(fā)布的首個光伏綠色供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)，其中，“不可缺少無害化回收和循環(huán)再利用”作為鏈條中的最后一個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了“從搖籃到搖籃”。同時，筆者在行業(yè)內(nèi)協(xié)助光伏組件和逆變器龍頭企業(yè)如隆基、固德威等，申報工信部綠色制造體系綠色供應(yīng)鏈?zhǔn)痉秳?chuàng)建。這些龍頭企業(yè)在完善自身的同時，還帶動了鏈上企業(yè)協(xié)同減排。比如，隆基在今年年初供應(yīng)商大會上提出了綠色供應(yīng)鏈倡議，帶動大約150多家鏈上企業(yè)紛紛加入綠色供應(yīng)鏈的隊伍中來。
全球制造業(yè)已經(jīng)深刻意識到，供應(yīng)鏈已經(jīng)成為決定企業(yè)生死的命脈，“補鏈強鏈”“建鏈延鏈”是當(dāng)務(wù)之急，而“凈鏈綠鏈”則任重道遠。綠色供應(yīng)鏈的管理重心，也從最早僅限于關(guān)注環(huán)境合規(guī)，發(fā)展到了今天的深度脫碳，從“淺綠”走向了“深綠”。
碳中和是全球首個標(biāo)準(zhǔn)量化、結(jié)果導(dǎo)向的共同發(fā)展目標(biāo)，在政策市場和補貼引導(dǎo)時代結(jié)束后，太陽能光伏發(fā)電將沿著補充、替代、主導(dǎo)的能源角色定位，重塑全球可持續(xù)能源發(fā)展治理體系，同時也將找到下一個百年跨越發(fā)展的新驅(qū)動力。而完善光伏組件的回收體系，能將光伏的生命周期形成完整閉環(huán)，真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展�！�
（作者呂芳系中國科學(xué)院電工研究所高級工程師、中國綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟光伏專委會秘書長，劉莉敏系電工所高級工程師、中國綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟光伏專委會成員）