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太陽光電是一種可以直接將光能轉換能電能的再生能源發電設備，其太陽光電模組被設計成可以在戶外長期使用的設備，設備壽命約有20至25年左右，但即使設備的使用壽命長，還是會有使用年限屆期報廢的問題。故需要思考當大量太陽光電模組面臨報廢時，該如何將其回收再處理，減少太陽光電廢棄物的產生，同時降低對於環境的污染發生。
我國自2010年實施FIT制度後，太陽光電設置呈現飛躍式的成長[圖1]，截至2017年底我國太陽光電裝置容量達到1.7GW。依據REN21的報告[連結2]，截至2017年底全球太陽光電累計裝置容量達402GW[圖2]，自2009年至2017年太陽光電共成長了50倍左右，太陽光電經過多年推動已有相當成果。太陽光電模組的廢棄與回收也成為現今全球相當重視的議題，如何有效的回收處理廢棄太陽光電模組，避免大量廢棄模組造成環境的危害，是近年來各國相當重視的課題。
依據吳曜杉(2018)[連結3]的整理說明，預估我國至2023年時將會有1萬公噸的太陽光電模組廢棄物，往後每年太陽光電模組廢棄物將以0.5至1萬噸的速度成長，預估至2036年太陽光電廢棄物總量將達到10萬噸、2045年將達18萬噸。因此我國應積極研擬相關回收機制及政策，確保未來能妥善處理太陽光電模組廢棄物，避免生態環境造成汙染。
太陽能電池技術與應用類型
參考臺灣產業服務基金會的簡報資料[連結4]，太陽光電發電系統主要由太陽光電模組、變流器(逆變器)及支架等組成[圖3]，其中太陽能模組內有電池、鋁框、背板、玻璃、封裝材、鍍錫銅帶、背板及接線盒等，而電池的組成又包括矽晶片、導電膠。另外，太陽能電池可從電池類型、系統設置類型等面向進行分類，根據經濟部能源局所發布2016能源產業技術白皮書[連結5]的資料，一般常見太陽能電池類型大致可分為：
◆矽晶太陽能電池：
矽晶太陽能電池效率高、特性穩定，為目前市場之主流，約占世界太陽能電池市場80％以上。矽晶太陽能電池係由矽原料所製成，目前常使用的矽晶太陽能電池又可分為單晶或多晶兩種型態[圖4]，兩者除了生產方式不同外，在外觀上也會有明顯差異。單晶太陽能電池外觀上會呈現顏色均勻，晶圓結構單一結晶體；多晶太陽能電池則由許多小單晶體熔融而成，在電池上會看晶體間接縫痕跡。而在發電效率上單晶較多晶高些，但生產成本上多晶略較單晶低些。[連結6]
矽薄膜類(非晶矽、微晶矽、堆疊型等)與化合物半導體類(銅銦鎵硒CIGIS、碲化鎘CdTe)，其中CIGS化合物薄膜太陽電池[圖5]光電轉換效率已可達21.7%，膜厚僅需1-3微米，具有高光電轉換效率和低成本等優勢。
若以目前最常使用的矽晶太陽能電池或薄膜太陽能電池等類型，其應用方式又可分為的屋頂型（Roof PV Systems）與地面型（Ground–mounted PV Systems）、水域型(Floating Solar Power System)，還有建築整合型（Building Integrated Photovoltaic, BIPV）等。參考經濟部能源局太陽光電單一服務窗口網站的資料[連結7]，前述四類應用說明如下：
◆屋頂型（Roof PV Systems）：
在屋頂上設置太陽能發電系統，太陽能板裝設在屋頂上同時也兼具遮蔭降溫的效果。通常1kW(瓩)的太陽光電系統約需10平方公尺（約3坪）的設置面積，而在相同面積下，使用較高光電轉換效率的太陽光電模組產品，可裝設的系統容量也會較大。此外，在評估頂樓面積可裝設多少系統容量時，還須考慮到屋頂是否有女兒牆、水塔、樹木或附近是否有建築等會造成遮蔭的物體，以免降低系統發電量。
◆地面型（Ground–mounted PV Systems）：
即主要設置於地面上的太陽能發電系統，國內臺中龍井太陽光電發電廠即為主要案例。
◆水域型(Floating Solar Power System)：
水域型太陽光電系統[圖9]是將太陽能發電系統設置水面上，其設置型態可分為固定系統與漂浮系統，其中固定系統是將太陽光電系統支撐結構打入水域下層的土壤中，使太陽光電系統架空在水域上，適用於水位變化小且水深較淺的水域空間；漂浮系統則是在水面上建置浮動平台，再將太陽光電系統安置在平台上，其特色是平台可隨水位高低變化上下移動，適合於水位變化大且較水深的水域空間。
◆建築整合型太陽光電（Building-Integrated Photovoltaic）：
建築整合太陽能（BIPV）是使用太陽能板取代傳統建材的一種應用方式，以建築設計手法，將太陽光電板系統導入建築物外殼構造，使建築物本身成為一個大的能量來源。除了取代既有建材，並可降低初置成本，應用於大樓帷幕牆、屋頂、採光罩、遮陽棚、遮陽版、雨遮等，不僅可增加建築節能的效益，同時兼具美化外觀之功能。[圖10]
太陽光電模組製程
太陽光電模組的製程，需要將多種不同材料的元件組合在一起，以矽晶太陽光電模組為例，是由太陽能電池、玻璃板、銅箔銲線(Cell Ribbon)[註1]、EVA[註2]、背板、鋁框、接線盒等多種物件所構成。而製作模組需要經過多道程序，依據TSEC網站資料[連結8]，矽晶太陽光電模組的產製主要程序分別為太陽能電池排列定位、焊接，再進行裁邊、層壓、上背板、EVA充填，最後進行封裝、安裝接線盒、出廠前檢查測試等流程[圖14]。
薄膜太陽光電模組，其主要元件為玻璃基板、金屬層、透明導電層、接線盒、膠合材料、半導體層。
太陽光電模組回收技術說明
為了避免太陽光電模組廢棄後，造成對環境的汙染，而透過回收處理技術還能將廢棄物資源化，達到資源永續循環利用之目的。無論是何種類型太陽光電模組，均由多種材料組合而成，而因應不同形式的太陽光電模組，其回收技術各有不同。
根據IEK(2017) [連結13]的報告指出，我國的太陽光電產業結構主要以矽晶型、矽薄膜型及GIGS等為生產主力，其中以矽晶型太陽光電模組為生產大宗，全球市占率約為16.6%(全球排名第二)；其次為矽薄膜型約占全球市占率2%左右；另外在GIGS部分，我國也有業者在進行生產。故本研究參考我國太陽光電模組產業結構並依據王珽玉(2018)[連結10]的資料，針對矽晶太陽能模組、矽薄膜太陽光電模組、CIGS化合物薄膜太陽光電模組等回收方法進行說明：
◆矽晶太陽光電模組回收方法說明：
目前對於廢棄矽晶太陽光電模組的回收處理技術，係將太陽光電模組先進行拆解，去除鋁框與接線盒等物件，再將拆解後的太陽光電模組以燃燒法進行分解，透過500度以上的高溫將EVA與背板燒掉，再將剩餘無法燃燒的玻璃板、太陽能電池及銅箔銲線的物件進行第二階段回收處理。在第二階段的回收處理過程中，因已將EVA封裝材料燃燒處理掉了，故玻璃板與銅箔銲線都可自行分離回收再製。剩下太陽能電池片具有多層結構，其中包含了不同的矽晶本體還有導電金屬層等，需要透過化學程序來逐步分離回收，如利用鹽酸來溶解移除鋁導電層，再利用氫氟酸來移除抗反射層取得金屬銀回收料，最後剩下矽晶片廢料，此廢料可做為鋼鐵冶煉的添加材料，也可回收精煉成為矽晶棒產製之原料。[圖17]
◆矽薄膜太陽光電模組回收方法說明：
矽薄膜太陽光電模組回收相對矽晶太陽光電模組簡單，係因為太陽能電池是直接沉積在玻璃基板上，因此只要以燃燒法將EVA及背板處理掉，再利用酸洗技術將太陽能電池層溶解於酸洗液中，再以過濾法分離玻璃及金屬離子溶液，最後再將金屬離子溶液以濕法冶金的方式進行回收。[圖18]
回顧本節太陽光電模組回收技術及流程，本文所列之模組形式大都可透過回收處理方式來達到零廢棄的目標，但部分模組於回收過程中需要透過燃燒法來處理EVA封裝材料。雖EVA是屬於可燃燒處理的廢棄物，但燃燒過程恐容易伴隨其他物質所產生低濃度的有毒氣體，對此回收廠商仍需留意相關廢氣的再處理工作，避免造成環境二次汙染。
另外，因回收過程會使用化學溶液進行溶解附著於玻璃上的金屬材料，而相關化學溶液的管理與再處理也是回收過程需要特別重視的。除為保障環境不受汙染而必須進行太陽光電模組回收外，經過回收處理的太陽光電模組材料，也大都可重新再利用，如鋁框或玻璃等都是可以百分百回收再製的材料。而用於太陽光電模組上的貴重稀有金屬，如CIGS化合物薄膜太陽光電模組的太陽能電池會使用銅、銦、鎵、硒等稀有金屬係為回收價值極高的材料，故透過模組廢棄回收還可作為稀有金屬原料供應來源。
另外除本研究所列三種太陽光電模組回收技術外，針對碲化鎘(CdTe)太陽光電模組，因模組因含有鎘元素，如隨意棄置於野外或直接掩埋時，容易發生重金屬汙染情事，故近年也有人針對其模組進行回收處理技術之研究，然我國太陽光電系統大都採用矽晶太陽能模組、矽薄膜太陽光電模組、CIGS化合物薄膜太陽光電模組等三類，故本文未進行碲化鎘(CdTe)太陽光電模組回收處理機制之說明。
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