热刀技术对晶体硅光伏组件分层的生命周期评估

本研究旨在对使用热刀技术分离晶体硅光伏组件前玻璃和背板的创新技术进行生命周期评估 (LCA)。热刀技术是目前模块回收中最具挑战性的步骤之一，其分离方法决定了回收过程的选择、回收材料的经济价值以及环境影响。

研究建立了基于热刀技术制造商原始数据的生命周期清单 (LCI)，并根据截断法和寿命周期法建立了不同的 LCI。研究分析了热刀剥离过程的环境影响，并根据六个指标确定了主要贡献者。对于寿命周期法，研究将回收材料的潜在环境效益与剥离过程造成的环境影响进行了比较。

分析的功能单元是安装在安装地点的 1 kg 旧框架晶体硅光伏组件的剥离。研究通过向热刀技术制造商发送问卷，收集了有关其能源和材料消耗以及回收材料数量和质量的信息，并据此建立了热刀剥离晶体硅光伏面板的 LCI。LCI 代表了 2018 年在试点工厂中使用的剥离过程；数据具有代表性。

研究结果表明，根据分析的环境指标，热刀处理报废晶体硅光伏组件对安装在欧洲斜屋顶上的 3 kWp 光伏系统在整个生命周期中的环境影响非常小。剥离对气候变化影响最大，这主要是由运输物流和电力消耗造成的。

研究还发现，热刀剥离晶体硅光伏组件根据所有分析指标都产生了净环境效益。高潜力的净环境效益主要体现在对癌症、颗粒物和气候变化的潜在影响方面。回收铝的潜在效益在所有指标中都具有最高影响。组件剥离的环境影响主要是由将旧组件运送到剥离设施（总距离 200 公里）和电力供应造成的。

研究建议收集有关铜缆和层压板处理以及铜和银回收的数据，以使 LCI 的数据基础更加完整和稳健。研究还发现，报废组件的物流强烈影响着剥离过程的环境性能，运输距离的敏感性分析表明，将运输距离增加一倍会增加 60%–90% 的影响。过程的进一步发展可能会增加回收材料的数量和种类，特别是金属。过程的规模化部署也可能导致每处理面板的能源和消耗量降低。