嚴(yán) 浩

2012年的暑假，我參加了浙江大學(xué)光學(xué)夏令營(yíng)。在這次活動(dòng)中我學(xué)習(xí)到了許多光學(xué)知識(shí)，并對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)生了濃厚的興趣。我一直在想，太陽(yáng)能被譽(yù)為清潔、可持續(xù)能源，但人們長(zhǎng)期以來(lái)所關(guān)注的只是它的使用過(guò)程是否環(huán)保，而忽略了在太陽(yáng)能的生產(chǎn)和維護(hù)環(huán)節(jié)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生污染。可太陽(yáng)能發(fā)電真的環(huán)保嗎？真的不會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)污染嗎？為了全面判斷太陽(yáng)能是否為綠色環(huán)保產(chǎn)品，我萌生了對(duì)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行一次深入調(diào)查的想法。

為了了解太陽(yáng)能供電裝置的具體組成部件，我首先拆解了太陽(yáng)能電池組。我發(fā)現(xiàn)電池板組件主要由多晶硅經(jīng)過(guò)切割、刻蝕、制絨多重工藝而制成。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究和網(wǎng)上學(xué)習(xí)，我了解到硅作為僅次于氧的最豐富的元素存在于地殼中，主要以熔點(diǎn)很高的氧化物和硅酸鹽的形式存在，在自然界中幾乎沒(méi)有游離態(tài)的硅。而多晶硅通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得的。為了調(diào)查生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)保隱患，我在2013年年初參觀(guān)了位于浙江省海寧市的一家科技有限公司。根據(jù)技術(shù)人員提供的信息，我了解了多晶硅的簡(jiǎn)明工藝生產(chǎn)流程。

生產(chǎn)多晶硅是一個(gè)提純過(guò)程。金屬硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，再用氫氣進(jìn)行一次性還原，這個(gè)過(guò)程中約有25%的三氯氫硅轉(zhuǎn)化為多晶硅，其余大都變?yōu)閺U氣，同時(shí)形成副產(chǎn)品——四氯化硅。如果回收工藝不成熟，四氯化硅、氯氣等有害物質(zhì)極有可能外溢，存在重大的安全和污染隱患。四氯化硅遇到潮濕空氣就會(huì)分解成硅酸和劇毒氣體氯化氫，對(duì)人的眼睛、皮膚、呼吸道有強(qiáng)刺激性。氯氣的外溢則可使人出現(xiàn)咳嗽、頭暈、胸悶等病狀，并導(dǎo)致農(nóng)作物大面積減產(chǎn)和絕收。經(jīng)過(guò)多方了解，我發(fā)現(xiàn)目前還沒(méi)有一家中國(guó)企業(yè)在這個(gè)提純過(guò)程中能夠達(dá)到“零排放”標(biāo)準(zhǔn)。

隨后我又走訪(fǎng)了某能源科技公司。這家公司為多晶硅片進(jìn)行后期加工，使之滿(mǎn)足太陽(yáng)充能充電的需要。其主要生產(chǎn)流程是將硅片刻蝕，制絨，并印刷電路。在刻蝕、制絨過(guò)程中，工廠(chǎng)會(huì)大量使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液，如處理不當(dāng)則會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害。

通過(guò)對(duì)兩家公司的走訪(fǎng)，我們可以了解到整個(gè)太陽(yáng)能電池片的生產(chǎn)流程對(duì)廢氣、廢物的處理要求都很高。無(wú)論是生產(chǎn)多晶硅片抑或是后期加工，都存在著極大的環(huán)保隱患以及難以預(yù)計(jì)的能源消耗。

此外，我還想到了針對(duì)太陽(yáng)能電板使用后的維護(hù)保養(yǎng)問(wèn)題。畢竟，為了維持太陽(yáng)能電板正常的發(fā)電效率，定期清潔十分必要，清潔電池板的過(guò)程勢(shì)必會(huì)消耗大量水資源。那么，具體的消耗量到底是多少呢？為此，我進(jìn)行了一個(gè)清潔小實(shí)驗(yàn)，并得出一個(gè)驚人結(jié)論！年發(fā)電量為100萬(wàn)瓦的太陽(yáng)電板，其一年的清潔維護(hù)需消耗65萬(wàn)升的水，這相當(dāng)于一個(gè)成年人15年的用水量！太陽(yáng)能發(fā)電裝置報(bào)廢后的處理過(guò)程也會(huì)影響生態(tài)環(huán)境，例如鎘、汞等一些重金屬都有泄漏的可能。

太陽(yáng)能發(fā)電裝置在發(fā)電（使用）過(guò)程是綠色環(huán)保的，而太陽(yáng)能發(fā)電裝置制造過(guò)程是高能耗高污染的，太陽(yáng)能發(fā)電裝置維護(hù)和報(bào)廢后的處理也存在耗能和環(huán)境污染的問(wèn)題。環(huán)境的承受能力是有限的，地球的生命是脆弱的。雖然從太陽(yáng)能發(fā)電裝置的全生命周期分析，仍有許多造成環(huán)境污染的可能，但只要我們加強(qiáng)研究太陽(yáng)能發(fā)電裝置在制造、維護(hù)以及報(bào)廢后回收處理階段的能耗和污染問(wèn)題，并能夠妥善解決，那么在不久的未來(lái)，我們就能在保護(hù)環(huán)境的前提下，更好地讓太陽(yáng)能這一清潔能源為我們服務(wù)！