[2008-09-26] 《科学》杂志

核心提示:赛迪顾问分析认为,需要制定相应政策,提高公众环保意识,引导企业自主创新,以保证太阳能产业健康有序发展 加大非晶硅薄膜太阳能电池研发,利用超薄、透明的非晶硅薄膜太阳能电池建成建筑整合太阳光电系统(BIPV),既解决了光污染问题,又可以减少多晶硅的需求。

太阳能是人类目前已知的、绿色的、能满足人类能源需求的最佳选择。随着化石能源价格的持续上涨以及传统发电模式的污染加剧,新能源受到越来越多的关注。从可用总量上看,水能、风能、潮汐能都不能满足人类长远需求,而地球每天接收的太阳能相当于全球一年所消耗总能量的200倍,如此巨大的能量足以满足人类需求。
阳能是绿 太色能源,但在生产使用过程中也会产生污染。尽管美国《科学》杂志报道,研究人员通过跟踪13个太阳能电池制造厂家和4种不同类型的光电电池制造厂家排放的空气污染物,与石油、煤炭和天然气产生的电能相比,太阳能电池对环境的污染要少89%。但是通过赛迪顾问对国内太阳能产业研究发现,由于技术落后、政策不规范等原因,绿色太阳能产业在国内存在着严重的污染问题。
1、绿色太阳能产业存在严重的污染问题
多晶硅生产过程中的污染问题亟待解决
首先多晶硅生产过程会产生大量有毒物质。虽然目前光伏电池的技术路线多种多样,但多晶硅电池仍是当前光伏电池的主流。生产多晶硅是一个提纯过程,金属硅先转化成三氯氢硅,再用氢气进行一次性还原,这个过程中约有25%的三氯氢硅转化为多晶硅,其余大量进入尾气,同时形成副产品四氯化硅和TCS、DCS。这些副产物当中,四氯化硅为无色或淡黄色发烟液体,易潮解,属于酸性腐蚀品,对眼睛和上呼吸道会产生强烈刺激,皮肤接触后可引起组织坏死,属于危险物质;另一种副产物为含DCS的TCS,其中DCS理化特性与四氯化硅接近,毒性稍弱,但一旦遇水或者空气中的水分会迅速水解成氯化氢或者盐酸,且遇热源和明火有燃烧和爆炸的可能。如果生产过程中的回收工艺不成熟,这些含氯有害物质极有可能外溢,存在重大的安全和污染隐患。
其次国内生产技术落后,没有实现整个生产流程的闭环运行。由于多晶硅生产过程会产生大量有害物质,如何有效的回收处理这些物质一直是多晶硅企业技术研发的重点。欧美采用先进的改良西门子工艺实现了生产流程的闭环运行,成功地解决了多晶硅生产的能耗和环保问题。然而国内除了中硅等公司在自主研发多晶硅提纯技术外,大部分都是利用欧美的设备配合俄罗斯的技术,这些方法均不能实现整个生产流程的闭环运行,也不能彻底解决高能耗和环保问题。
再次多晶硅产量大幅提高,国内氯化物消化能力不足。近几年多晶硅价格飙升吸引国内项目大量上马,据专家预计,到2010年,我国多晶硅年产能将扩大到2万多吨,四氯化硅的产量将超过10万吨。由于国内多晶硅提纯技术没有实现完全闭环运行,生产过程中的氯化物很大一部分要靠下游厂商来消化。如此大量的含氟物质远远超出国内的消化能力,不可避免的会有很多含氟有害物质没有妥善处理,带来污染隐患。
光伏发电系统废弃物污染需要引起重视
第一、离网型光伏发电系统已经广泛应用在边远地区。《可再生能源发展十一五规划》提出利用离网型光伏发电系统解决西藏、青海、内蒙古、新疆等边远地区无电户的基本生活用电问题,建设光伏发电系统10万千瓦。近几年,世行REDP项目、国家发改委“光明工程”先导项目和“送电到乡”等项目在边远地区建立了大量光伏发电系统,据初步统计,青海省已有近百座较大型光伏发电站,20多万套家庭小型光伏电源系统,同时有光伏销售服务公司19家,西宁市已成为中国的一个太阳能光伏家用电源系统集散中心,每年销售家用光伏电源达10多万套。
第二、光伏发电系统废弃物对环境具有很强的破坏性。离网型光伏发电系统由太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器、直流/交流逆变器、电路保护及用电器组成。光伏发电系统使用的蓄电池大部分都是铅酸蓄电池,该电池内含有大量的铅、锑、镉、硫酸等有毒物质会对土壤、地下水、草原等造成污染。边远地区很重要的一个用电设备就是节能灯,由于灯管多是采用稀土三基色荧光粉和液体汞,破碎后对环境也会造成非常严重的污染。由于这些蓄电池和灯管的寿命都不长,更换的频率比较高,如果不能妥善处理将会污染当地的环境。
第三、用户环保意识不强导致污染严重。一般光伏发电站由于是专业人员负责运营维护,具有很好的环保意识,可以很好的处理发电废弃物,但对于家用型光伏发电系统,情况就没这么理想。青海省的抽样调查结果显示,绝大多数家庭用户在调查前,基本没有考虑过光伏废弃物的污染及如何处理这些废物的问题,只是在调查人员提醒后,才有62%的用户表示应重视这种污染,有74%的用户随处乱扔,6%的用户随生活垃圾堆放,20%的用户出售。同时由于目前国内光伏发电系统多在边远地区,居住高度分散,大规模、常态的收购光伏废弃部件很不方便且交易成本较高,也导致了废弃物随意丢弃严重的现象。