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太阳能电池板废料:清洁能源的另一面

光伏系统工程  来源:国际能源小数据    2021/7/1 10:07:23  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:2000年代初安装的大量太阳能电池板正接近其生命周期的终点,这给太阳能产业带来了一个严峻的问题,目前的太阳能电池板处理方法远远达不到环保的要求。Discover Magazine杂志网站发表署名Conor Prendergast的文章,题目是:Solar Panel Waste: The Dark Side Of Clean Energy(太阳能电池板废料:清洁能源的背面),摘要如下:

(来源:微信公众号“国际能源小数据”)

从理论上讲,太阳能比以往任何时候都更有前景。太阳能电池越来越容易生产,同时也变得越来越廉价。但是,太阳能光伏有一些很少被谈论的问题:他们的生产和废物是否比他们打算替代的化石燃料产生更多的污染物,仍然是应该回答的问题。

制造太阳能电池板通常需要使用数种有毒性的化学物质。太阳能电池板的使用寿命约为20至30年,自2000年代初首次规模化安装以来,到现在已经有大量太阳能电池板已接近使用寿命的末期。当太阳能电池板堆放在垃圾堆里,所含的有毒金属会渗入环境。如果进入地下水,可能会对公众健康造成危害。

光伏组件中的硅应该是可回收的,但为了提高太阳能电池的电效率,添加了镉和铅等金属。这使得太阳能电池很难回收利用,因为提取有害金属需要相当大的能量投入。事实上,企业回收太阳能电池板的成本往往高于生产太阳能电池板的成本。大多数太阳能光伏回收厂只是从电池中提取有价值的银和铜,然后在炉中焚烧被污染的玻璃和塑料外壳。由于这一过程既昂贵又耗时,将废弃的太阳能电池板扔进垃圾填埋场或出口到第三世界国家更为方便。

研究表明,太阳能电池板中的重金属(铅和镉)可能从电池中渗出进入地下水,并影响植物和环境。这些金属对人类健康也有不良影响,铅会损害儿童的大脑发育,而镉是一种致癌物质。发展中国家可能没有适当处置进口太阳能电池板废物的基础设施或法规,这些金属可能渗入周围环境造成公共卫生问题。随着太阳能光伏在各国的扩大应用,这一问题在未来几十年可能会进一步恶化,预计到2050年全球将有近8000万吨的太阳能废物。

幸运的是,有效的回收利用方法确实存在。美国最大的太阳能公司First Solar的设施可以提取太阳能电池板中90%的材料,然后再回收利用,制成新的太阳能电池板或电子产品。法国公司威立雅在欧洲开设了第一家专门回收太阳能电池的工厂。目前,中国和美国是太阳能电池板的最大用户,但只有欧洲采取措施要求制造商对其光伏废物负责。欧盟要求太阳能公司收集和回收太阳能电池板,回收成本计入销售价格。通过这种方式,太阳能电池板的浪费和对环境的影响降到最低,消费者只需稍微多付一点太阳能电池板的价格。

强制回收并不是让太阳能更环保的唯一途径,一些科技初创公司都在寻求使实际生产过程更清洁的方法。科学家正在探索提纯太阳能电池用硅的新方法,或者正在试验低品位的硅太阳能电池。最近在太阳能技术方面的一项发现可能会通过使用一种称为钙钛矿的材料来彻底消除硅的使用。钙钛矿型太阳能电池不是硅晶体,而是由金属晶体制成,通常是铅。钙钛矿电池的原材料和合成比传统太阳能电池板所需的高纯度硅便宜得多,制造硅太阳能电池的方法只有少数几种,但制造钙钛矿型电池的方法有很多,可以生产出不同应用的独特太阳能电池板。最有希望的是,钙钛矿电池更容易制造、更环保,而且其效率已经可以与硅电池媲美。而且也不用担心铅含量,以锡或锗等无毒金属为基础的钙钛矿电池正接近铅电池的效率。

随着社会从化石燃料向能源转型,太阳能将成为我们未来的重要组成部分。因此,我们可以预计在未来几十年内,太阳能电池板的产量将增加,并有可能产生大量的危险废物。尽管太阳能作为一种可再生能源有着巨大的前景,但社会也必须面对它带来的污染问题,否则利用光能可能会让我们的处境比以前更加灰暗。

原标题:太阳能电池板废料:清洁能源的另一面

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