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產業追蹤/光電模組回收 建構循環經濟

易拆解複合膜材與模組戶外場域驗證。工研院/提供
易拆解複合膜材與模組戶外場域驗證。工研院/提供

全球氣候行動倡議「2050淨零排放」,儼然成為國際間最大公約數,也是各國政府在法規管制上追求的政策目標,同時也凝聚產業共識,從單一企業至全球供應鏈,無不戮力於減碳行列,象徵零碳經濟新時代的來臨。

全球積極發展再生能源,提供綠色電力,其中又以太陽光電被視為減碳重要利器,因此裝置需求明顯提升。2020年全球裝置量較2011年成長近十倍,達713GW(10億瓦),但若要實現淨零目標,2030年前平均年增裝置量須為2020年新增量的三倍;為與國際同步,國內太陽光電裝置量要從2021年累計7.7GW,至2025年目標達20GW,在政府決心與社會期待下,未來每年新增需求可期。

隨著裝置需求不斷攀升,太陽能模組廢棄問題與壓力將持續累積,為創造永續的太陽光電產業,兼顧「低碳排」、「零廢棄」,經濟部技術處積極布局未來太陽能模組汰役後的回收再利用新貌,除可減少環境衝擊外,更為國內太陽能產業創造新的商機與差異化產品,現正以科技專案支持工研院開發全球首見之易拆解易循環太陽光電模組與高值循環技術,以新開發之模組封裝用易拆解複合膜材料為基礎,結合高效拆解與純化回用等技術,完整拆解電池晶片與玻璃,使退役模組發揮更大循環價值;同時引領國內業者參與,掌握淨零浪潮下太陽能循環新商機,持續強化我國太陽能產業的競爭力。

拆解模組材料再生矽晶片流程。 工研院/提供
拆解模組材料再生矽晶片流程。 工研院/提供

為解決太陽光電模組廢棄處理與減碳課題,工研院研發團隊重新解構太陽光電模組,從封裝膜材新設計做起,一併思考背板、電池、支架等至產品生命周期終止後的循環方式,以永續為新設計理念,開發新型易拆解循環太陽光電模組。

由於傳統太陽光電模組採用熱固封裝材料不易拆解,且另有含氟背板廢棄處理的潛在問題,因此重新以相對易拆解、能制振與阻水性優良之熱塑彈性體作為替代基材。此外,考量與玻璃接著及成本問題,複合商業化生產之低成本EVA膜 ,成為具多元功能之新易拆解複合封裝膜材配方,除可維持原有模組發電效能,與融合模組廠現有製程文化外,更同步提升耐候性,以及最重要之減廢與高再生循環能力。

目前所開發易拆解複合膜材已通過國際電工委員會(IEC)規範之測試,具高透光、高接著力特性,且能避免電勢差誘發衰減(俗稱抗PID)、耐水性佳,適用於高溫、高溼等嚴苛場域。國內材料大廠已開始承接此新材料技術開發,並持續與國內外太陽能模組業者合作,加速易拆解複合封裝膜導入商規認證,以補足國內太陽光電模組產業鏈重要缺口。

為創造PV to PV的太陽能封閉循環機會,除關鍵易拆解封裝膜新材料技術外,同步啟動易拆解模組之綠色回收與循環製程研發。易拆解模組可由經低能耗與低碳排程序優化之拆解、熱輔助分離分選、純化與再製等一條龍式技術規劃,重新賦予汰役回收材料新生命。模組拆解與純化技術已可取得完整玻璃板與電池片,並進階將回收電池片回復成再生矽裸晶片、再生太陽電池、7N以上等級之高純度矽原料與符合太陽能產業規格之單晶矽晶棒。

未來易拆解模組與其可循環重製之新太陽能模組品,在能源供應端可達減碳效果,在模組製造端亦能透過再生矽晶片/再生矽材料使用,高度貢獻減碳能量,初估每GW碳排放量將可減半(約66萬公噸,相當於5,493萬多棵樹一年碳吸收量)。

近年來全球太陽光電需求驟增,加上疫情導致供應鏈與物流緊張,模組產業需用之各式原物料皆全面性上漲,又因相關國內原物料自主供應接近零,如矽晶片、封裝膜、背板、玻璃幾乎全數進口,更使新產品設計差異化受限,國內模組廠獲利空間受到壓迫,甚至影響供貨穩定性。

經濟部技術處以科技專案投入資源,藉由國內創新研發能量注入,打造具顯著差異化之易拆解循環太陽光電模組,並重新引導國內產業投入膜材等原物料端,強化關鍵材料自主權,期許重新掌握全球零碳新一波商機。(作者是經濟部技術處高效能易拆解太陽光電模組新設計與資源高值循環技術開發計畫主持人)

太陽光電 太陽能產業

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