试论日本太阳能电池回收再利用体系

对陕西省太阳能电池制造业发展的启示

摘  要：

    太阳能是可再生能源，且太阳能电池寿命较长，因此，太阳能电池刚兴起时，该产业并未思考回收的问题。陕西省太阳能电池制造业发展较晚，现正在进行产业化生产，因此太阳能电池回收再利用必须与其同步。日本在太阳能电池回收再利用方面，已经形成了完善的社会体系，并拥有先进的技术。陕西省太阳能光伏产业联盟应积极与日本的相关企业及研究机构进行合作，促进太阳能发电业循环经济的发展。

关键词：陕西省；太阳能电池； 循环经济； 国际合作

一、日本太阳能电池循环再利用措施介绍

日本是个岛国，领土狭长而且资源匮乏，其80%以上的能源都依靠进口。1972年的石油危机以后，日本政府鼓励发展新能源以取代传统能源占据其能源结构主要地位。由于日本的气候（大部分地区一年内只经历两个月的雨季）与地理（多山及丘陵，少平原）特点，日本并不适合发展水电和风力发电，于是太阳能成了发展新能源的首选。

在日本，只要工厂或家中安装太阳能发电设备，就可获得从中央到地方政府的大笔补贴。如果供电有盈余，还可以把多余的电力卖给供电公司，且卖价是市价的两倍。就这样，由于日本国家和各级政府提供的补贴和配套法规政策，以及供电企业在基础设施方面的努力，太阳能设备已经大量进入企业及普通家庭。

在太阳能电池制造方面，日本把提高能效和利用可再生资源当成两个基本点。首先，由于制作太阳能电池的硅原料已严重不足，现在已开发出薄膜硅太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、有机膜太阳能电池、色素感光太阳能电池等，力求提高资源的利用能效；其次，充分利用被淘汰的太阳能电池，将其分解回收，对旧电池中的资源进行再次利用；最后，在新型太阳能电池开发的阶段，就把环保、废旧资源再利用统筹考虑，做到废弃物最少化，资源利用最大化。

为了达到上述节能目的，2000年4月，日本太阳能发电协会（JPEA）组建了太阳能电池循环再利用实施小组。之后，该小组积极进行太阳能电池使用后处理方法的调查并设课题研究。2004年，在该小组的努力下，日本全国发行《关于太阳能电池类物品废弃处理的法律事项》，2006年3月该小组针对使用后的太阳能电池回收的问题点做了报告，2007年3月又做了关于太阳能电池回收再利用方案的报告。这些都为日本的太阳能电池回收工作提供了数据及理论依据。

 

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二、陕西省太阳能发电行业发展现状与不足

1、陕西省太阳能光伏发电产业的现状

太阳能发电指利用太阳能进行发电的活动，由于太阳能资源取之不尽，用之不竭，太阳能发电本身不存在消亡期，因此，太阳能将成为最主要的能源，被利用于多种场合。2009年我国太阳能发电装机容量主要集中在大型光伏并网发电这一细分市场。光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，设备精炼，可靠性高，寿命较长，安装维护简便，因此从兆瓦级电站、航天器、到小型家用电器，光伏发电被广泛应用于各种场合。

陕西省有良好的太阳能资源，全省太阳能总储量2.71×106亿kW/h，可获得量5420亿kW/h。陕西省太阳能资源丰富区全年日照时数为2600-2900h，日照百分率达60-64%，年太阳能总辐射量为5040-5730MJ/m2，相当于172-178kg标准煤燃烧所发出的热量。丰富区主要包括陕西北部的府谷、神木、榆林、横山和渭北东部地区的韩城、澄城、合阳、蒲城等地。另外，仅陕南硅矿石的储量超过3亿吨，陕北的煤炭储量也很丰富，有发展太阳能光伏产业的电力支撑。

在太阳能光伏发电设备方面，陕西省正在依托美国应用材料公司、西安理工大学、深圳拓日等企业，采取引进国外先进技术再创新和自主创新相结合的方式，提高太阳能光伏设备的研发和制造水平，抓紧实施美国应用材料公司非晶硅生产设备、深圳拓日薄膜电池设备、电子集团多线切割机设备等项目建设。预计到2012年，太阳能光伏设备将实现产值120亿元[i]。

2009年陕西省把发展光伏产业和半导体新能源产业作为应对金融危机调整产业结构、实现可持续发展的重要举措，制定了产业发展规划、明确了产业发展思路，出台了产业推进措施，并作为新兴自主产业给予重点扶持。目前投资总额达310亿元人民币的16个项目建设顺利推进，太阳能光伏产业在陕西省的发展已经呈现出良好的开端[ii]。

2、陕西省太阳能电池制造业的薄弱环节

利用太阳能发电是资源利用的总体趋势。太阳能发电的主要优点在于：资源丰富，成本低，无污染，不仅可以并网发电，还适用于海岛、道路照明及民宅用电等。但同时，太阳能电池也有很多不尽人意之处。根据日本太阳能发电协会的调查报告显示：太阳能蓄电池本身的寿命只有20-30年；太阳能发电设备中的各个配套组件的寿命各不相同，在太阳能发电设备运作过程中，随时都有更换配件的必要；太阳能电池的开发与研制还在发展过程中，随时都会有新产品问世，届时就会出现旧式太阳能电池处理的问题[iii]。

太阳能电池内部含有很多能够对环境产生污染的物质，例如铅、铝等。如果将这些物质重新利用起来，不仅能够减少对环境的污染，还会将其变废为宝，作为资源循环利用。

现在，陕西省太阳能电池回收处理问题还未出现，但是可以预测，今后的10-15年内会陆续出现被淘汰的太阳能电池甚至是太阳能发电设备。现阶段，如果不本着“防患于未然”的理念，着手解决太阳能蓄电池及太阳能发电设备的回收或循环再利用问题，10年或20年后问题迫在眉睫时再去解决的话，届时的回收成本会远远大于其制造的经济效益。因为在这些被淘汰的设备中，含有很多可以再利用的金属或资源（如硅、铝、银、铅等），不将其回收再利用，而是作为机器垃圾丢弃的话，就会造成资源的浪费、环境污染。

2009年8月，陕西省成立了太阳能光伏产业联盟和工程技术研究中心，重点开展太阳能光伏产业前沿技术的研发和应用。然而，在陕西省太阳能光伏产业联盟理事会的87个成员单位[iv]里，无一例外都是生产制造或开发新产品的单位，而无一家进行太阳能电池或发电设备循环再利用的研发或经营单位。因此，可以说，在太阳能电池及太阳能发电设备回收再利用方面，没有显著的科研资金及人力投入、缺乏国际技术与经济合作平台，是陕西省太阳能发电设备制造业的薄弱环节。这个难题如果不从根本上解决，就无法做到真正的节能减排，也不会实现十二五规划中的循环经济目标，将为子孙后代留下环保隐患。

三、日本太阳能电池回收再利用体系对陕西省太阳能电池制造业发展的启示

由于太阳能电池使用寿命较长，因此在太阳能电池刚兴起时，该产业并未思考回收的问题。然而随着时间流逝，从近几年开始，已有一批太阳能电池相继到达退役阶段。可以预测，到2015-2020年之间，将会有为数相当可观的太阳能电池面临淘汰，届时太阳能电池的回收问题将成为重要的环保课题。

随着全球太阳能产业的迅速成长，原材料的需求也随之上升，太阳能电池中的重要组成材料（例如硅、锌、铅、铜、银等）如果能够通过技术加以回收再利用，对于企业而言，不仅能降低产品成本，也可以完成节能减排的目标，实现绿色生产，与世界环保技术水平接轨；对于地球而言，可以节省珍贵的矿藏，降低碳排放量，保护地球的生态完整与平衡。同时，太阳能产业通过降低成本，可以提高太阳能发电设备的产量，向更多的用户提供清洁能源设施，进而激发此产业的迅速发展。随着回收技术的成熟，未来太阳能电池回收再利用率可达到95%，而且制出太阳能电池里的硅所需要的能源与成本，是直接回收太阳能电池中的成品硅的3倍之多，因此，无论是在产业还是节能范畴上，太阳能电池回收再利用都具有正面的意义[v]。

日本在太阳能电池回收方面已经先走了一步，不仅全国一流的太阳能发电设备制造企业积极地与欧洲先进国家共同研究回收技术，各地方同类企业也自主开发或研究回收技术。

2010年9月，日本的ソーラーフロンティア株式会社（昭和壳牌石油公司的100%子公司）正式加入欧洲的国际光伏组织[vi]，其宗旨是：作为世界一流的CIS太阳能电池制造企业，在提供环保的、经济性能高的能源的同时，从原材料的选定、制造、销售，到回收再利用环节，都能以环境保护为重，成为全球领先的环保企业。

另外，2010年11月，在日本的北九州市，昭和壳牌石油公司、当地的新菱回收公司、北九州市立大学三方联合，计划开发用电炉加热处理各种构造及材料的废弃太阳能电池的技术，做到安全提取各种贵重金属。其目标是：从2015年开始，能够大量地回收超过使用年限的太阳能电池，对其再利用，降低太阳能电池的生产成本。

日本的太阳能电池制造企业还积极在海外推行太阳能电池回收再利用项目。IHI株式会社（旧名石川岛播磨重工业株式会社）2011年2月，在台湾建立了太阳能电池制造工程的再利用系统，旨在对太阳能电池内部的各种加工液进行循环再利用，并计划将此技术扩展到整个台湾[vii]。这说明，日本不仅重视国内的太阳能发电行业的循环经济，还在积极地向其他国家推广其太阳能电池的再利用技术。

在国家的新能源开发政策的支持下，陕西省太阳能电池制造业虽然正在蓬勃发展，但是废弃太阳能电池的回收再利用问题却没有得到足够的重视。陕西省内进行太阳能电池回收业务的各企业都将重点集中在电池片及硅片的回收上，对电池中的其它贵重金属的回收却无能为力，其原因在于贵重金属回收的技术不成熟，科研投入不足及研究历史过短等。

在这种情况下，陕西省太阳能光伏产业联盟和工程技术研究中心应积极与日本的太阳能电池制造企业以及相关的技术研究机构进行合作，通过派技术人员赴日学习、直接引进其技术与设备、建立陕西省太阳能电池回收再利用技术的中日科技研发平台等方式，将先进的太阳能电池再利用系统设立起来，引领全国的新能源开发事业持续发展，并可促进太阳能发电行业循环经济的发展。

四、中日合作进行太阳能电池循环再利用的意义

从2011年开始，我国进入“十二五”建设阶段，在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中，“加快建设资源节约型、环境友好型社会，提高生态文明水平”成为主要内容之一。纲要中提到：面对日趋强化的资源环境约束，必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，健全激励和约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力[viii]。《十二五节能减排确定十大重点工作》中提出：我国将加强节能减排管理，合理控制能源消费总量，开展能效水平对标活动，推进工业、建筑、交通等领域的节能减排；为大力发展循环经济[ix]，我国将编制全国循环经济发展规划和重点领域专项规划，深化循环经济示范试点，推广循环经济典型模式，实现循环经济发展由试点向示范推广的转变，全面推行清洁生产，加强资源综合利用[x]。

我国经济快速增长，各项建设取得了巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，这两者之间的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应愈发强烈。这种状况与经济结构不合理、经济增长方式粗放等有直接的关系。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能使经济又好又快地发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要。

现在，中国的西部开发项目进行的如火如荼，国家对西部的新能源开发与利用也给予了大力的支持，其目的就是让新能源产业带动其他产业，使西部的经济快速健康地发展，少走弯路。

以此为契机，陕西省太阳能电池制造业应针对企业技术创新与产业发展，积极探讨行业节能减排与新能源投融资发展的机会、挑战与对策，寻求全球经济危机下的企业节能减排的机遇与勃兴，建立多方沟通的渠道和促进国际节能减排投融资交流的平台，促进行业节能减排与新能源投融资机制的发展和完善。