隨著全球太陽光電（photovoltaics；PV）設備產能即將達到兆瓦（TW）的里程碑，廢料處理及產品使用壽命終結的最終處置（end-of-life；EoL）成了當務之急。愛美科與合作夥伴已開始進行研究，展開建立循環式供應鏈之路。

愛美科與合作夥伴參與了歐盟資助的展望2020計畫（Horizon 2020 project；H2020 project）中的CIRCUSOL專案，一同開發了技術和商業洞見，並提高對光電產業循環式供應鏈的意識。涵蓋的面向包括再循環（recycling）、原物料回收（recovery）、修復（repair）或整修（refurbishment），甚至是除役或損壞PV模組的再利用（re-use）。

愛美科PV模組與系統活動研究團隊的負責人Eszter Voroshazi，與在愛美科進行新居禮夫人計畫的研究員Ioannis Tsanakas，於本文解釋循環式太陽光電的目的、運作方法與定義。兩位作者皆積極參與歐洲綠能研究組織EnergyVille，此為愛美科、比利時法蘭德斯技術研究院（VITO）、比利時天主教魯汶大學（KU Leuven）和哈瑟爾特大學（UHasselt）共同建立的夥伴關係，專注於智慧城市和智慧電網。

百萬噸廢料 帶來千萬種可能

圖一 : 太陽能光伏發電產業正歷經急遽成長，全球有近8成的PV設備在過去五年間展開部署。

太陽能光伏發電產業正歷經急遽成長，尤其在這十年間。全球有近8成的PV設備在過去五年間展開部署。目前，PV設備的產能已超越5千億瓦（GW）的峰值，且預計將在2022年超越1兆瓦的峰值。

這項成就的陰暗面，就是首次使用壽命到期的PV模組數量將大幅增加。若缺乏有效的EoL管理，這些模組將會成比例地累積成PV廢料。研究預估，全球PV廢料在2030年前可能高達800萬噸，且在2050年前會累積至十倍，達到8000萬噸。

這個數據甚至還沒計算生產階段所產生的廢料，以及在「科技退休年齡」前就除役的廢棄設備—舉例來說，保險到期或需要動力更新（repowering）的設備。和其他廢物流（waste stream）相比，單就歐洲地區塑膠包裝所產生的廢料量，每年就超越1500萬噸。

與其將PV廢料問題視作難如登天，PV產業和相關利害關係人已把這樣的發展當作即將到來的大機會時代，它將可能帶給PV價值鏈嶄新的融資機制和多元的收益流。

可以發現，在研發方面的商業關注與心力已明顯轉移至流線型太陽能的運維上，這並非巧合。不僅是為了確保PV元件擁有最長久且具成本效益的首次運作壽命，還要具備永續且獲利的EoL管理和修復流程，並在PV元件潛在的二次使用壽命中，建立長期且具競爭力的性能和可靠性。

成千上萬種的可能辦法

對於以太陽能光電發電為基礎的未來而言，要做到更永續、更環境友善，並實現經濟上的運轉，PV再循環、原物料回收、修復或整修除役、損壞或退化的PV模組，以及賦予PV模組二次使用的再次運作，全都不可或缺。

目前已有一些研究正在進行中。例如，現有的決策樹已經能夠在EoL管理面臨不同選擇時提供指引。然而，文獻資料中的見解一直以來都呈現相對分散，且有些片面。

那些文獻主要聚焦在PV再循環的過程，以及相關創新成果。相對來說，PV再利用的潛在價值就處於尚未開發狀態。此外，與修復或整修、可靠度、PV模組二次使用的認證或資格證明相關的知識及最佳實務，也一直很少見。

更甚者，以循環式商業模式實現額外價值創造（value creation）的知識和意識更鮮少被提及。例如，讓原始製造商和下游股東更密切參與相關的EoL流程。

圖二 : 在PV產業的EoL場景中，實現價值創造的多元路徑完整示意圖。（source：CIRCUSOL）

CIRCUSOL現身說法

CIRCUSOL—太陽能產業循環式商業模式（circular business models for the solar power industry）的縮寫，是一項獲得歐盟展望2020計畫資助的創新行動專案（Innovation Action project）。由比利時法蘭德斯技術研究院（VITO）居中協調，這項計畫匯集了來自七國的15位合作夥伴。

這項計畫於2018年啟動，預計進行四年，致力於確立PV價值鏈中EoL領域的細項劃分，並提出匹配的技術標準與相關規範架構。有鑑於此，這項計畫以發展和驗證「產品服務化系統（Product-Service System；PSS）」為目標，該系統可以將循環式商業模式運用至整條PV價值鏈中。

結果顯示，這項計畫提出的創新洞見具有極高價值。目前來說，PV模組一旦除役，便會自動進入廢物流，隨後被丟棄或回收。因為大多數PV設備的使用時間距離達到預定的壽命終止期限仍有相對較大的落差，目前的PV廢料主要來自生產時的產品瑕疵、運輸或運作頭四年發生的早期失效（infant failure）。

CIRCUSOL的合作夥伴和專家預估，約有半數進入廢物流的PV模組可被修復、整修或再利用。他們也提供了詳細的產業概況，包含目前在EoL各式場景中的積極參與者，以及相關輔助技術與商業模型的最新動態。

立法推了一小把

熟悉PV產業的人就會知道，目前的修復和整修作業還是相對非正式，且想當然耳，仍未系統化或標準化。事實上，這些活動現在是由獨立私人公司執行，原始製造商並未提供任何協助。因此，針對二次使用PV模組的特性分析、可靠度測試、認證或標示所提出的見解十分有限，且幾乎沒有相關標準。

但以實用面來看，並考量歐盟低電壓指令（Low Voltage Directive；LVD）（2014/35/EU），相關的符合性評鑑與安全要求依然有效，且也適用於二次使用的PV模組。

此外，歐盟廢電子電機設備指令（the Waste Electrical and Electronic Equipment；WEEE）（2012/19/EU）也解決了歐盟會員國的電子設備廢料管理要求。該指令指出，自2019年起，廢棄PV模組的回收／再循環率，按質量計算，應該分別達到85%和80%。EoL和回收技術必須進化，這不是秘密，而且這些技術還要變得可用，以用來達成WEEE對PV廢料所增設的更多要求。

群策群力 耕耘未來潛能

PV產業與相關利害關係人應該肩負起面對挑戰的責任，並共同在隨挑戰而來的諸多契機中獲取利益，包含的幾個完全充分理由如下：為可再循環性（recyclability）設計、為可修復性（repairability）設計概念之PV設計評估與驗證；具成本效益之二次使用PV模組可靠度測試與特性分析協定；PV再利用（即二次使用）之成本利潤與生命週期分析。

愛美科表示，作為CIRCUSOL計畫的成員，他們期望看到任何與計畫相關的貢獻、諮詢與互動投入。

（本文由愛美科授權刊登；作者Eszter Voroshazi1、Ioannis Tsanakas2為愛美科PV模組與系統活動研究團隊的1負責人、2研究員；編譯／吳雅婷）