太阳能光伏材料的循环利用

太阳能光伏材料的循环利用

吕诚

龙焱能源科技（杭州）有限公司，浙江 杭州 310018

摘要：太阳能作为一种易于获取、安全、洁净无污染的新能源为人们解决能源危机提供了新的思路。利用太阳能最有效的方式之一是太阳能电池技术，1954年美国贝尔实验室成功研制出效率为6%的实用型单晶硅电池为太阳能电池技术的研究拉开了序幕。目前已开发和研究的太阳能电池有硅太阳能电池、无机化合物半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机小分子太阳能电池以及聚合物太阳能电池。同其它几种太阳电池相比,聚合物太阳能电池具有原料广、成本低、光伏材料可以自行设计合成以及可制备成柔性器件等诸多优点，成为近年来国际上前沿科学的研究热点之一。

关键词：太阳能；光伏材料；循环利用

1 太阳能光伏的优势

1. 1. 清洁、无污染

光伏发电，采用先进技术，利用半导体界面的光生伏特效应，将太阳光直接转换为电能。在运行过程中，由于没有机械转动部位，不会消耗任何燃料，不会排放任何污染物，是真正无噪音、无污染的清洁能源。

1. 2. 可再生

太阳能资源取之不尽，用之不竭，在地球上的分布十分广泛，基本上只要有光照的地方就有太阳能。因此，光伏发电是真正清洁可再生的，且不受地域、海拔等方面的因素影响。

1. 3. 简单便利，无需费心

太阳能光伏发电由太阳电池板、控制器、逆变器等构成，可就地组装，利用随处可得的太阳能实现就近供电。这一供电方式免除了长距离输送，既避免了电能的损耗，也无需搭建电缆等，省事省力之选。

1. 4. 工作性能稳定

太阳能光伏发电拥有较长的使用寿命，一般可在二三十年。在整个系统中，只要确保产品配置合理，设计、安装专业，可以确保其稳定可靠的运行。

1. 5. 维护成本低

太阳能光伏发电操作简单便利，既不需要使用燃料，也不需要冷却水，更无机械转动部件，拥有操作、维护简单的优势，可实现无人看管，其维护成本低。

2 能源价值

目前，能源市场得到了很大的改善，同时技术也有了突破，从国际能源市场反馈的信息来看：已经对太阳能光伏比重进行了调整，在未来太阳能发电中将占有重大比例，同时大范围应用到电力技术中，带动稀有材料与尖端技术的应用，它具有良好的发展前景，所以这类金属将作为战略材料广泛应用到能源中。在持续应用和发展中，材料循环有着很大作用，同时也是最核心的领域。在未来发展中，环保低碳将成为能源利用的重点，可再生能源利用将成为趋势，不仅是能源供给的结构，同时也是材料应用的一场革命。从当前的稀有材料供给来看：我们对未来发展抱担忧的态度。

在对传统工业金属比较时，我们不难发现：新能源应用方式比较单一﹑分散，其用量非常有限，如果将这类合金材料应用到产品中，势必会影响回收。针对当前的发展状态，太阳能材料回收还处在起步状态，所以必须做好空间布局，这样才能不断减小回收成本。但是这类材料受各种因素影响，从各方面对回收带来压力。另外，因为市场缺乏激励，技术产品在循环应用与更新换代中存在很多缺陷，都影响着材料循环应用。

3 太阳能光伏光热能源的利用

3.1 太阳能光伏光热能源利用

这种太阳房采暖技术可以通过太阳能的集热器收集太阳光辐射转换成热能，通过精心设计的管道到达其装置的末端散热设备或者储热装置，通过风机或者泵来实现强制的热循环进行采暖。目前人们对这种太阳房采暖技术应用最多的是太阳能低温热水地板辐射的采暖技术。也有利用建筑本身便利的地理位置和合适的环境条件，把建筑本身作为集热的介质使用自然热交换的方式来实现太阳能光伏光热采暖的。但这种方式的采用受到建筑物方位朝向和太阳能光热分布不均等的影响，具有很大的不稳定性，所以供暖性能并不可靠，而且我国北方高层建筑和多层建筑的结构也限制了这种自然太阳采暖房模式的使用。

3.2 能源设施模式

类似目前的发电厂,场地废弃后的废物处理责任由发电厂的运营者负责,费用包含在提供的电价中,这种模式适合大规模集中太阳能电站的处理,可以通过就地拆解,进行材料回收。

3.3 个体责任模式

类似计算机和通信系统供应商为企业客户提供的资产管理服务,由生产者独立为客户提供组件废弃后的回收和处理服务,这种模式适合太阳能光伏组件与建筑一体化设计的产品形式,由于太阳能组件的使用寿命是25-30年，而建筑的使用寿命在50-70年，甚至更长，因此建筑生命周期中会有2-3次的组件更换需求，如果商业模式的设计能将组件更换的服务纳入其中,生产者就可以顺理成章的完成回收处理和循环利用的工作。

3.4 集体责任模式

类似消费类电子、镍镉电池等小型产品，由生产者组成生产者责任组织,集体回收处理,费用由成员企业分担.这种模式适合小型移动分散式产品的回收处理.随着薄膜太阳能光伏技术的发展,小型、移动化应用前景日趋广阔，这样太阳能电池组件就与移动设备的结合更加紧密,有可能被纳入现有的电子废物处理设施的处理范围之内.上述3种模式的构想均在一定程度上体现了生产者责任延伸的原则。

4 光伏材料的未来发展

由于在太阳能的应用当中，光伏发电是最主要的一种形式，也是可以有效提高生活标准的一种方式，这种技术的应用在全球已经得到了广泛的推广，但是从长远来看，光伏技术当中的一些稀有金属则会制约未来的发展，造成生产的瓶颈。在当前我们可以看出，光伏当中的重要金属我们是重要产地，其储备量占到全球的一半以上，所以对于这些金属的利用和开采必须要具有一定的战略性，从而才能确保对未来发展的可持续性。此外，生产太阳能电池当中，应用纳米晶等材料的技术必须要尽快的成熟起来，从而可以降低硅材料的短缺现象，这对于进一步研究开发光伏发电有着非常重要的意义。只有新材料的应用，在太阳能电池利用中都具有历史性的变革，其意义是非常重大的。只有新型工艺以及新材料的出现，才能更有效的提高太阳能电池的稳定性并且提高它的效率。对此，在新世纪的发展下条件，必须要逐渐扩大能源的应用比例，降低太阳能源的价格，并且在日常生活中与生产中可以得到广泛的利用。

5 结语

在太阳光的照射下，太阳能电池半导体之间会产生电位差，电位差也是光伏效应的主要主要表现。光伏效应的产生是太阳能电池发电的必然因素,光伏效应在太阳能结构材料中的使用较多，具有-定的广泛性,对此学者就光伏效应进行了相关的研究。

参考文献：

[1]高虎，李俊峰，许洪华.太阳能光伏发电发展状况与趋势分析[J].中国科技产业，2006（2）：72-75.

[2]狄丹.太阳能光伏发电是理想的可再生能源[J].华中电力，2008，21（5）：59-62.

[3]李丽，张贵友，陈人杰等.太阳能电池及关键材料的研究进展[J].化工新型材料，2008（11）：1-4.