文｜創瞰巴黎 Daniel Bajolet

編輯｜Meister Xia

Daniel Bajolet

中國硅產業綠色發展聯盟會員、ROSI聯合創始人

導讀

光伏板制造的材料是高純度的冶金級硅，需要使用極優質石英、活性低粉煤、電力。整個光伏產業鏈能耗極大，排放大量二氧化碳。目前全球的光伏板原材料產量主要來自于中國，歐洲產量較低，如何重建歐洲的光伏產業鏈呢？通過回收損耗硅也許有所幫助。

一覽：

• 全球350萬噸的硅產量中，75%來自中國，歐洲僅產自身消耗量的17%。
• 生產1噸光伏硅或多晶硅需要消耗6噸稀有自然資源。
• 光伏產業鏈二氧化碳排放量很大，生產一個標準的60電池片光伏組件，在中國要排放77公斤二氧化碳，在法國則需排放13公斤二氧化碳。
• 現在的技術使得完全回收聚合物以外的光伏板材料成為可能。
• 隨著大批光伏組件退役，回收硅料截口損失也許能幫助歐洲建立自主的可循環價值鏈。

人們普遍認為，地球上的硅儲備十分充足，完全能滿足光伏產業鏈的需求，無論是上游的石英開采還是下游的電子產品制造。但硅含量豐富不代表產業需求一定能得到滿足。要提取純度達到99.8%的冶金級硅，需要使用極優質石英、活性低粉煤、電力。全球350萬噸的冶金級硅產量中，75%來自中國，歐洲僅產自身消耗量的17%。

圖片來源：法國光伏服務公司ROSI - 光伏板價值鏈

硅的純度要提煉至9N（99.9999999%）才能用于光伏產品。上一個十年的主要產硅地區——歐洲和美國如今硅產能已經很低。只有德國瓦克(wacker)硅料質量佳，保住了主要生產商的地位。這一成績實屬不易，因為價格壓力和反傾銷措施使得中國能源企業獲得了超90%的份額。下表顯示了全球多晶硅產能排名前列的企業，多家中國企業在榜上赫赫有名：

圖片來源：PI France

2022年，中國光伏硅料產量82.7萬噸，德國僅為4萬噸。從加工產出比看，需6噸稀有自然資源才能產出1噸光伏硅或“多晶硅”（冶金級硅料的資源產出比為5.8：1，冶金級硅轉化成光伏硅損耗最低也有5%）。

圖片來源：PI France - 2019年中國光伏板原材料產量占世界之比

01 光伏板制造

獲得光伏硅料后，下一步則是將硅料制成硅片。單晶硅棒或多晶硅錠切方得到硅塊，硅塊切片后即得到硅片。為追求高產出，能源公司紛紛拋棄多晶硅錠。法國有人提出“半單晶硅塊”，但還未證實可行。現在單晶硅棒占硅塊總產量83%。制作硅塊的過程中，截口損失達到35%-40%，這些損失的硅很難再利用。中國的硅片產量達到357GW。歐洲現在僅挪威NorSun一家公司仍在生產硅片。

接著，硅片就會制成光伏電池，這一過程包含7-12個步驟，具體取決于制作的是PERC光伏電池，還是TOPCON或HHT電池。這一步需添加銀漿。2020年，光伏產業消耗量3000噸銀，占全球可用總量10%。2022年光伏產業消耗的銀占比上升至13%。中國2022年光伏電池產量為318GW，如不循環利用，2030年銀的開采量將耗盡。

圖片來源：PI France

最后一個步驟是集成光伏組件。這個步驟需用銅連接電池片，將電池片用兩張EVA膠膜包裹，可保護電池片長達20年，再粘接附上一片玻璃及鋁制邊框，這樣就得到一個光伏組件。現在無論全電池還是半切電池都在增加發電量，從過去10年的150W發展到現在的500W[1]。中國2022年光伏組件產量為288GW。

整個光伏產業鏈能耗極大，排放大量二氧化碳。中國每生產一個包含60個電池片的350W光伏組件，需耗電120千瓦時，排放77公斤二氧化碳。而在法國生產同樣規格的光伏組件需耗電118千瓦時，排放13公斤二氧化碳。

02 光伏板回收

歐洲僅有工業硅和光伏硅，要如何重建自主光伏產業鏈呢？新產業模式若要實現可持續發展，有賴于通過回收損耗硅料，避免稀有原料浪費。

圖片來源：PI France

現在的技術使得完全回收聚合物以外的光伏板材料成為可能。包括截口損失（ROSI研發的回收技術可將回收的損失硅料用于代替新硅料的使用）、鋁制邊框（可通過現有技術回收）、玻璃（需要完全清潔才能被玻璃制造企業回收）、銅（可通過現有技術回收）、銀漿。

但最重要也最難的是，我們現在回收的硅料純度為5N，回收效率約為光伏板材料總量的90%。隨著大批光伏組件退役，回收硅料截口損失也許能幫助歐洲建立自主、可循環的價值鏈。

參考資料

1. The watt-peak (WattC) corresponds to the delivery of an electrical power of 1 watt, under standard reference conditions. Definition by EDF: https://www.edfenr.com/ lexique/watt-crete/