據The Verge報道，美國能源部資助的一個新的研究項目試圖解決太陽能發電的最大挑戰之一–太陽能電池板廢物該如何處理。太陽能是解決氣候變化的關鍵，但為了使技術本身具有可持續性，它需要可回收利用。不幸的是，廢棄的太陽能電池板很可能會遇到兩種命運之一：粉碎機或垃圾填埋。
亞利桑那州立大學（ASU）的研究人員希望通過一種新的回收工藝來改變這種情況，該工藝使用化學品來回收高價值的金屬和材料，如銀和硅，使回收在經濟上更具吸引力。本月早些時候，該團隊從美國能源部先進製造辦公室獲得了一筆為期兩年、價值48.5萬美元的撥款，以進一步驗證這一想法，他們希望這將為在未來三年內建立試點回收工廠奠定基礎。配套資金由ASU和能源公司First Solar提供，後者在該項目中擔任工業顧問。
如果一切順利，當第一波太陽能電池板進入廢物流時，一個更清潔和更具成本效益的太陽能回收過程就可以進入市場。
美國能源部先進製造辦公室代理副主任 Diana Bauer說：“隨着我們加強清潔能源製造，生產更多的清潔能源技術，考慮壽命結束時的回收問題變得更加重要。”
雖然已經達到使用壽命的太陽能電池板相對較少，但專家們懷疑大多數已經達到使用壽命的太陽能電池板都被填埋了，其中有價值的金屬和材料被遺失。亞利桑那州立大學的太陽能可持續發展研究員孟濤（音譯）領導了新的回收工作，他估計，在建造了所有的太陽能電池板以脫離化石燃料之前，世界可能會面臨至少一種金屬–銀的供應短缺。同時，太陽能級硅需要大量的能源來製造，而且不止一次地使用它對於保持太陽能行業的電力需求–以及它的碳足跡–非常重要。
即使今天太陽能電池板被回收，這些材料也很少被回收。相反，回收商通常會移除將電池板固定在一起的鋁框，剝去背面的銅線，並將電池板本身切碎，形成一個作為碎玻璃出售的太陽能碎片。孟濤說，這三種產品–鋁、銅和碎玻璃–可能為回收商帶來每塊電池板3美元的收益。與孟濤交談過的公司表示，在扣除運輸成本等后，回收一塊電池板的成本高達25美元。
回收更多金屬和礦物的新太陽能回收工藝可以大大改善經濟效益。孟濤和他的同事們提出了這樣一個工藝，即首先用熱鋼刀將太陽能電池板內信封大小的硅電池從其周圍的聚合物和玻璃片中分離出來。然後，由孟濤的回收初創公司TG Companies開發的一種正在申請專利的化學混合物被用來從電池中提取銀、錫、銅和鉛，留下硅。
雖然回收過程中使用了刺激性化學品，但孟濤說這些化學品可以“再生並反覆使用”，從而減少所產生的廢物量–他認為這是他的回收方法的一個特點。孟濤補充說，通過回收鉛，這個過程也有可能消除環境危害，否則這些危害會在回收廢物或垃圾填埋場中消失。
孟濤聲稱，TG公司已經開發了100%回收太陽能電池中的銀、錫、銅和鉛的技術。新的能源部撥款將使他的團隊能夠進一步優化太陽能電池板的回收過程，並驗證硅是否能夠以足夠高的純度被回收來製造新的電池，而不需要經過被稱為西門子工藝的能源密集型凈化步驟。如果未來兩年一切順利，下一步將是吸引私人投資者為一個試點工廠提供資金，該工廠可以使用該工藝每年回收約10萬塊太陽能電池板。
太陽能電池板回收非營利組織PV CYCLE的創始人Karsten Wambach說，像孟濤和他的同事提出的 “綠色化學方法 ”具有“回收有價值的二次材料的巨大潛力，有助於保護環境”。
但Wambach指出，由於在將硅電池與聚合物和其他地方分離的過程中存在損失，回收太陽能電池板中所有的銀和其他微量金屬“可能無法完全實現”。他說，在這個工藝的商業版本中，回收金屬的數量和質量將“根據下游用戶的規格和處理過程中的成本節約潛力進行優化”。
節省成本將是關鍵。根據銀的價格，孟濤認為他的工藝可以在每塊面板上回收10-15美元的材料。但這可能會發生變化，Wambach警告說，如果製造商在太陽能電池板中繼續減少銀的使用。而且，即使是每塊電池板15美元，也不太可能涵蓋退役和回收電池板的全部成本，這意味着可能需要支持性政策來擴大規模。
Wambach說，最後一個障礙是，今天沒有那麼多的太陽能電池板從屋頂上拆下來。但是，儘管2016年全球存在不到50萬噸的太陽能垃圾，國際可再生能源機構預計，到2030年，這一數字可能會上升到800萬噸。到2050年，人們每年可能會扔掉600萬噸退役的太陽能電池板，幾乎和我們安裝的一樣多。
根據這些預測和每塊電池板內的金屬和礦物的價值數據，孟濤和他的同事估計，到2028年，太陽能電子垃圾將包含價值超過10億美元的可收穫材料。對於任何能夠破解回收難題的人來說，這些高科技垃圾可能成為財富。