【文˙陳群芳 圖˙莊坤儒】
根據環保署預估，台灣的太陽能板廢棄物在2023年約產生一萬公噸，2035年起每年則將超過十萬公噸；而以國際再生能源總署的預測模型來推估，至2050年全球的廢太陽能板將達到9.1億公噸，相當於2.2億隻亞洲象。發展潔淨能源的美意，恐被棘手的廢棄物問題而掩蓋，廢太陽能板的回收已是全球當務之急。
台南大學綠能所的研究團隊以「永續物命」為理念，領先國際開發出完全回收系統。他們打造太陽光電產業的循環經濟，為世紀難題找到解方，也為台灣的光電產業闢出一條新路。
夏季中南部艷陽高照，太陽能板努力地做工。若是民間集資架設，大家正開心賺進躉售電價，朝著潔淨能源的目標邁進。但這些裝設在屋頂、空地上的太陽能板，並非長命百歲，以現行技術，太陽能板壽命大約20年，而遭遇天災、鳥糞等攻擊造成的損壞也時有所聞。當我們認為大幅使用太陽能，可以延緩氣候變遷之時，大家可曾想過，這些退役的太陽能板將何去何從？
國際級超級任務
一塊太陽能板的組成，是將太陽能電池以封裝材料如EVA塑膠，封裝在玻璃與背板之間，然後在四周裝上鋁框。而市面上九成的太陽能電池，是採用矽晶製作的矽晶太陽能電池，因此太陽能板的主要材料裡大約是75%玻璃、10%鋁、10%EVA塑膠，其他還有矽、銅、銀等。「太陽能板可以耐受日曬、風吹雨打至少20年，代表這些材料的等級是很高的，應該被回收再利用。」台南大學綠色能源科技學系教授傅耀賢表示。
歐洲的太陽光電發展較早，也較快就面臨廢太陽能板的處理，因此，目前國際上處理廢太陽能板回收，主要是由歐盟成立的組織「PV Cycle」領頭。PV Cycle的處理方法是先將鋁框卸除，再以機械破碎方式分成玻璃、金屬、塑膠，其中塑膠會再以熱裂解的方式，將EVA膠合層及背板以高溫氣化，最後回收鋁、矽、銅、銀、玻璃等材料。
熱裂解可以想像成是沒有氧氣的燃燒，當太陽能板上的材料經過裂解後，會被碳化或是變成氣體。然而太陽能板的背板裡含有氟，燃燒後的氣體會破壞臭氧層，所以採用熱裂解的方式，必須建置捕捉有毒氣體的設備，再妥善處理。這也是為什麼PV Cycle的回收產線需要像煉鋼廠的大空間，且一台設備要價將近台幣一億元。
傅耀賢指出，歐洲的回收產業不像台灣發達，對他們而言，EVA、含氟背板的回收產值都太低，即使大費周章回收，也無處可用，最後還是得找地方掩埋或燒掉；且現階段歐洲也沒有技術將這些物質從太陽能板上分離，才會一開始就選擇燒掉。傅耀賢以含氟背板的成分PVDF為例，「PVDF的新料一公斤1,300元，回收後也有幾百元的價值，但當把它燒掉，價值就是零，還要花錢處理廢氣。」不忍有用的材料被廢棄，還會造成環境汙染的隱憂，這豈不有違發展綠能的初衷，促使傅耀賢與研究團隊，立志要做到太陽能板完全回收。
領先全球的完全回收系統
求學時代主修化學，傅耀賢2001年博士班畢業後便進入工研院，鑽研新材料在太陽能的應用，接著到台南大學任教，繼續太陽光電的研究。20多年不間斷的研究生涯，傅耀賢見證了太陽光電的起伏興衰。傅耀賢表示，冶金級的矽曾經要價1公斤1萬元台幣，當時矽晶太陽能電池的成本非常高，於是投入研究能替代矽晶的薄膜太陽能電池。原本矽晶電池一瓦售價3.4美金，成本1.8美金的薄膜電池具有優勢；隨著矽晶成本降低，現在矽晶太陽能電池每瓦只要0.4美金，轉換效率差、成本相對高的薄膜太陽能電池被淘汰，台灣廠商也倒了好幾間。傅耀賢轉而研究鈣鈦礦太陽能電池，並持續尋找能促進產業發展的研究方向。
當國際間大力推動綠能，以2050年淨零碳排為目標時，傅耀賢意識到太陽能蓬勃發展的背後，是廢太陽能板回收的問題。「如果只是燒掉，沒有循環回收再使用，那全世界每年製造的廢棄物量將以億噸算，這樣太陽能發電還算是環保嗎？」傅耀賢自問。
於是2017年，傅耀賢帶領團隊開始進行回收的研究。化學出身的他們，起初以化學分解的方式切入，但溶劑會造成二次汙染，即使研究有成，仍沒想過推廣。團隊改嘗試物理性技術，以破壞材料接面親和力的方式，一層一層的拆解太陽能板。台灣是工具機大國，具備精密機械技術的深厚基礎，團隊與多間廠商合作研發，克服機器升溫膠合層會沾黏等問題。經過不斷地研究，如今最新的技術是，機台在室溫下即可進行太陽能板拆解，不需要增溫，可在不破壞材料原有特性的原則下，成功將鋁框、矽晶、玻璃、EVA、PVDF、貴重金屬等分別回收。
正價回收，太陽光電的循環經濟
光把材料逐項回收還不夠，為讓太陽能板回收有機會帶動產業發展，團隊繼續研究回收後的材料應用，探索商業模式的可行性。核心成員之一的洪嘉聰博士表示，回收技術研發的過程中，其實數度有廠商想向傅耀賢買下技術。傳統的學術研究，或許就止步於單項技術開發，但傅耀賢知道，技術轉移後，在商言商，人們只會取用價值高的材料，如矽、銀，而EVA、玻璃等商業價值低的材料，可能就被廢棄；所以必須開發各種回收材料的加值應用，將整條產業鏈串起來，才能真的為廢太陽能板找到出路。
傅耀賢表示，台灣有著回收產業鏈完整的優勢，其他國家眼中的廢棄物，台灣的廠商卻有辦法把垃圾變黃金，就像台灣有領先全球的寶特紗紡織技術。回收料對台灣廠商而言是能節省成本的原料，不用從石油提煉新料，也不用挖礦，為地球省下資源。
從太陽能板上回收下來的EVA，因為封裝膠合的過程會混雜金屬，所以純度不若新料高。團隊化缺點為優點，開發本來就要在EVA添加金屬的產品，例如無塵室裡具抗靜電材質的鞋子。在團隊的努力下，現在已有廠商願意使用從太陽能板回收來的EVA，來製作鞋子、瑜珈墊等。
從太陽能背板上刨下來的PVDF，若以熱裂解的方法處理，其產生的氫氟碳化物會對臭氧層造成破壞，但傅耀賢的團隊卻是利用PVDF抗酸鹼的特性，正在研究要做成工業排水的水管，還是工廠用的塗料，抑或是做成水庫的濾水器，評估哪種用途的可行性、商業價值比較高，再持續邁進。
創新思維，不再與民爭地
團隊的理念是，不光做到回收（recycle），還要創價（upcycling），甚至要做到回復（recovery），讓回收後的材料重新變成太陽能板。太陽能板裡占比最大的玻璃，也是最棘手、大家最不想碰觸的問題，傅耀賢的團隊卻能將從太陽能板回收的玻璃，變成另一種形式的太陽能板，延續它的生命。
傳統的太陽能板使用的是平板玻璃，必須加裝鋁框強化玻璃的耐受力。傅耀賢團隊從名為「槽型玻璃」的建材為發想，並將太陽能電池嵌入玻璃中，開發出使用回收玻璃製作槽型光電玻璃的製程。核心成員之一、具物理專長的戴學斌博士拿了一張名片舉例，本來是一張平平的紙無法耐重，但將兩個短邊往內折兩折後，變成ㄇ字型，讓應力能平均展開便能耐重，就是槽型玻璃的原理。
去年九月，傅耀賢的團隊與中油合作，使用他們開發的槽型玻璃來搭建一間太陽能屋，核心成員劉真誠博士笑說：「架設的過程中榔頭不時會敲中玻璃，可一點事兒也沒有，表示這個建材的強度真的夠。」而太陽能屋所發的電力，也足夠供應裡頭的冷氣使用，增強了團隊推展光電建材的信心。
為了增加太陽能占整體發電的比例，勢必得大量增加太陽能板的鋪設，所以太陽能發電一直有與民爭地的問題。團隊的構想是，太陽能板若能跟建築物整合，只要花費建材成本，便能達到發電效果，例如高速公路的隔音牆、人行道等，都是傅耀賢認為可行的裝設場所。如此不僅大幅降低搭建太陽能板的成本，更能將太陽光電融入生活，就不需要特地找空間來裝設，解決與民爭地的問題。
許光電產業一個未來
團隊投入太陽能板回收的研究已經五年，如今，光電建材正籌募認證經費，並已有國內外廠商表達合作意願，一旦通過建材與光電的雙認證，便能為光電產業拓展另一種視野。回收機台設備也已進入自動化的測試階段，團隊還計畫打造一條全自動化、能裝進40呎貨櫃的產線，如此一來便能將回收裝置送到世界各地，節省大型太陽能電廠運輸廢太陽能板所耗費的能源，也意味著台灣能藉由太陽能板回收的技術，在國際市場闢出一條新路。
問傅耀賢這五年來是否遇過瓶頸？他笑笑地說：「走到盡頭很多次，但是都熬過了。」光是回收技術的改良就歷經三次大變動，許多起初理念契合的廠商，開始很支持，但後來等不下去而放棄，一度令傅耀賢沮喪。他明白從零開始的研究，很難讓要養員工的企業願意投入，所以傅耀賢申請政府計畫來取得經費，一點一滴地讓研究往前推進。他說，如何爭取計畫、如何提高技術門檻，這些都是團隊時時刻刻在面對的挑戰。
這幾年政府鼓勵大學成立公司，讓研究成果能與產業接軌，團隊成立台南大學第一個因計畫成果衍生的新創公司。在教育部與科技部的協助下，傅耀賢還要學習企管、募資等各項知識，早已超過人們對大學教授的想像。包含傅耀賢在內的四位團隊核心成員，已決定就算賣地賣房，也要拿出百萬積蓄，作為公司營運的資金。戴學斌笑說，傅耀賢像是傳教士，總提醒團隊把太陽能板回收當成志業。「因為這是對環境有幫助的事，能不能賺錢不知道，但做這件事是快樂的。」傅耀賢義無反顧地說。
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