Daniel Bajolet
中国硅产业绿色发展联盟会员、ROSI联合创始人
导读
光伏板制造的材料是高纯度的冶金级硅,需要使用极优质石英、活性低粉煤、电力。整个光伏产业链能耗极大,排放大量二氧化碳。目前全球的光伏板原材料产量主要来自于中国,欧洲产量较低,如何重建欧洲的光伏产业链呢?通过回收损耗硅也许有所帮助。
一览:
全球350万吨的硅产量中,75%来自中国,融易新媒体,欧洲仅产自身消耗量的17%。
生产1吨光伏硅或多晶硅需要消耗6吨稀有自然资源。
光伏产业链二氧化碳排放量很大,生产一个标准的60电池片光伏组件,在中国要排放77公斤二氧化碳,在法国则需排放13公斤二氧化碳。
现在的技术使得完全回收聚合物以外的光伏板材料成为可能。
随着大批光伏组件退役,回收硅料截口损失也许能帮助欧洲建立自主的可循环价值链。
人们普遍认为,地球上的硅储备十分充足,完全能满足光伏产业链的需求,无论是上游的石英开采还是下游的电子产品制造。但硅含量丰富不代表产业需求一定能得到满足。要提取纯度达到99.8%的冶金级硅,需要使用极优质石英、活性低粉煤、电力。全球350万吨的冶金级硅产量中,75%来自中国,欧洲仅产自身消耗量的17%。
图片来源:法国光伏服务公司ROSI - 光伏板价值链
硅的纯度要提炼至9N(99.9999999%)才能用于光伏产品。上一个十年的主要产硅地区——欧洲和美国如今硅产能已经很低。只有德国瓦克(wacker)硅料质量佳,保住了主要生产商的地位。这一成绩实属不易,因为价格压力和反倾销措施使得中国能源企业获得了超90%的份额。下表显示了全球多晶硅产能排名前列的企业,多家中国企业在榜上赫赫有名:
图片来源:PI France
2022年,中国光伏硅料产量82.7万吨,德国仅为4万吨。从加工产出比看,需6吨稀有自然资源才能产出1吨光伏硅或“多晶硅”(冶金级硅料的资源产出比为5.8:1,冶金级硅转化成光伏硅损耗最低也有5%)。
图片来源:PI France - 2019年中国光伏板原材料产量占世界之比
01 光伏板制造
获得光伏硅料后,下一步则是将硅料制成硅片。单晶硅棒或多晶硅锭切方得到硅块,硅块切片后即得到硅片。为追求高产出,能源公司纷纷抛弃多晶硅锭。法国有人提出“半单晶硅块”,但还未证实可行。现在单晶硅棒占硅块总产量83%。制作硅块的过程中,截口损失达到35%-40%,这些损失的硅很难再利用。中国的硅片产量达到357GW。欧洲现在仅挪威NorSun一家公司仍在生产硅片。
接着,硅片就会制成光伏电池,这一过程包含7-12个步骤,具体取决于制作的是PERC光伏电池,还是TOPCON或HHT电池。这一步需添加银浆。2020年,光伏产业消耗量3000吨银,占全球可用总量10%。2022年光伏产业消耗的银占比上升至13%。中国2022年光伏电池产量为318GW,如不循环利用,2030年银的开采量将耗尽。
图片来源:PI France
最后一个步骤是集成光伏组件。这个步骤需用铜连接电池片,将电池片用两张EVA胶膜包裹,可保护电池片长达20年,再粘接附上一片玻璃及铝制边框,这样就得到一个光伏组件。现在无论全电池还是半切电池都在增加发电量,从过去10年的150W发展到现在的500W[1]。中国2022年光伏组件产量为288GW。
整个光伏产业链能耗极大,排放大量二氧化碳。中国每生产一个包含60个电池片的350W光伏组件,需耗电120千瓦时,排放77公斤二氧化碳。而在法国生产同样规格的光伏组件需耗电118千瓦时,排放13公斤二氧化碳。
02 光伏板回收
欧洲仅有工业硅和光伏硅,要如何重建自主光伏产业链呢?新产业模式若要实现可持续发展,有赖于通过回收损耗硅料,避免稀有原料浪费。
图片来源:PI France
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