文｜创瞰巴黎 Daniel Bajolet

编辑｜Meister Xia

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，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

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。包括截口损失（ROSI研发的回收技术可将回收的损失硅料用于代替新硅料的使用）、铝制边框（可通过现有技术回收）、玻璃（需要完全清洁才能被玻璃制造企业回收）、铜（可通过现有技术回收）、银浆。

但最重要也最难的是，我们现在回收的硅料纯度为5N，回收效率约为光伏板材料总量的90%。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、可循环的价值链。

参考资料

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/