光伏(PV)作为一种典型的低碳能源,已成为最具经济和环境竞争力的发电方式之一(Lennon等人,2022年)。它被视为全球能源转型和实现碳中和目标的关键途径。过去二十年里,全球光伏装机容量呈指数级增长,2024年达到2246.5吉瓦(图1a)。根据国际能源署(IEA)预测,到2050年光伏发电将满足全球约33%的电力需求(IEA,2021年)。在中国等主要光伏安装国家中,中国占据了全球总装机容量的一半以上(图1b)。根据中国国家能源局(NEAC)的数据(NEAC,2025a),2025年第一季度风电(536吉瓦)和太阳能(946吉瓦)的累计并网装机容量首次超过火电(1451吉瓦)。受“双碳”战略(2030年碳达峰、2060年碳中和)的推动,光伏装机量预计将持续高速增长,其在脱碳中的作用至关重要。同时,可再生能源发电取代火电将成为新的常态。
c-Si模块主导着光伏市场,占比达85–95%(Tembo和Subramanian,2023年)。尽管c-Si光伏模块的设计寿命通常为25年,但极端天气事件(如冰雹、台风)及政策驱动的更新计划(如中国的“大规模设备更新”政策)可能会缩短其实际使用年限。这些模块报废后将产生新的特殊类型废弃物(Wang等人,2022年)。预计到2050年全球将产生6000–7800万吨光伏废弃物(Rout等人,2025年)。中国将在2030年前迎来第一波光伏设备退役潮,2000–2010年代安装的模块预计会产生约150万吨废弃物,到2050年这一数字将增至1990万吨(Shao等人,2023年)。这一趋势为光伏回收领域带来了巨大的增长机遇。
典型的c-Si光伏模块具有层压“三明治”结构(Deng等人,2022年)。如图1c所示,从上到下的结构依次包括铝框架、钢化玻璃、光伏电池、背板(如PET、PVF)和接线盒,各部件由上下两层乙烯-醋酸乙烯(EVA)粘合剂固定。光伏电池主要由银电极、铝电极、抗反射层(SiNₓ)及掺杂微量元素(如磷、硼等)的硅片组成(图1d)。多个光伏电池通过导电条连接形成电池组件。光伏模块含有多种有价值的金属(铜、铝、锡、银)、重金属(铅)以及高纯度太阳能级硅(≥6N,99.9999%)(Wang等人,2022年)。例如,光伏模块中的银含量可高达300克/吨,而在光伏电池中甚至可达6383克/吨(图1c)。此外,从硅矿石中提取、加工和提纯硅的过程能耗高且会产生大量碳排放(Maldonado,2020年)。因此,从光伏模块中回收金属和硅对于减少光伏行业的生命周期碳排放、保护环境及实现固体废物利用具有重要意义(Mirletz等人,2023年;Walzberg等人,2021年)。
过去十年间,光伏废弃物回收成为日益活跃的研究领域,每年都有大量相关论文发表。近年来涌现了大量综述和观点文章(见表1)。然而,以往的研究多侧重于单一方面,如环境影响(Seo等人,2021年)、银/硅回收(Rout等人,2025年)或技术概述(Tembo和Subramanian,2023年),未充分考虑不同国家和地区的具体监管和市场环境。中国是全球光伏市场的最大市场(图1b)。在政策支持、研究资金和强劲市场前景的推动下,中国的光伏回收领域学术研究和产业实践迅速发展,相关文献不断增加,新的工业项目也相继启动。
因此,本研究首次系统性地回顾了中国c-Si光伏模块的回收情况,重点探讨了技术、挑战及未来发展方向,旨在实现高价值回收。特别是首次对中国光伏回收的政策、标准和产业实践进行了全面分析,提供了作者的观点。本研究的研究框架如图2所示。本研究不仅将介绍和总结中国光伏回收的现状,还将揭示发展趋势,并为全球光伏回收领域提供参考。