收稿日期：2022-09-16

基金項(xiàng)目：滬農(nóng)科推字（2021）第3-4號(hào)

通信作者：葉曉軍（1977—），男，博士、高級(jí)工程師，主要從事光伏材料和器件方面的研究。yexiaojun@ecust.edu.cn

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1408 文章編號(hào)：0254-0096（2023）12-0041-06

摘 要：全球的光伏技術(shù)及其市場在清潔能源運(yùn)用的不斷增進(jìn)下呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。為評(píng)估光伏組件在生產(chǎn)和制造環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響，利用GaBi軟件以及生命周期評(píng)估（LCA）的方法進(jìn)行研究和評(píng)估，主要評(píng)估對象包含晶體硅光伏組件，這些組件采用不同電池，包括發(fā)射極背鈍化（PERC）太陽電池、隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）太陽電池和異質(zhì)結(jié)（HJT）太陽電池，以及新型鈣鈦礦太陽電池（PSCs）。計(jì)算發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有4種光伏組件的典型碳足跡分別為469.25、474.24、427.98和500.55 kg CO2/kW。對于晶體硅太陽電池，硅片生產(chǎn)所引起的碳足跡份額最大，占比達(dá)到50%以上。對于鈣鈦礦太陽電池，其光伏組件由于現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化效率較低，碳足跡較大。

關(guān)鍵詞：碳足跡；光伏組件；晶體硅；鈣鈦礦；生命周期

中圖分類號(hào)：TM914.4""""""""""" """"""" """"""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

光伏發(fā)電作為一種新能源發(fā)電技術(shù)，因其綠色清潔的特征而受到社會(huì)的普遍認(rèn)可。為降低度電成本，實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，滿足全球能源轉(zhuǎn)型需求，太陽電池技術(shù)和市場一直在快速發(fā)展。目前以發(fā)射極鈍化和背部接觸電池（passivated emitter and rear cell，PERC）、具有本征非晶層的異質(zhì)結(jié)（heterojunction with intrinsic thin-layer，HJT）太陽電池和隧穿氧化層鈍化接觸（tunnel oxide passivated contact，TOPCon）太陽電池等為代表的單晶硅太陽電池［1-3］受到廣泛關(guān)注，這些技術(shù)當(dāng)前占據(jù)了90%以上的市場份額。同時(shí)，新型鈣鈦礦太陽電池（perovskite solar cells，PSCs）也正處于商業(yè)驗(yàn)證階段［4］。隨著中國“雙碳”目標(biāo)的提出，亟需建立合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系，推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。因此，對于光伏產(chǎn)業(yè)的碳足跡情況以及其對環(huán)境的影響需進(jìn)行進(jìn)一步研究和考察。

國內(nèi)外對光伏技術(shù)的環(huán)境影響已有初步研究［5-6］，采用生命周期評(píng)價(jià)（life cycle assessment，LCA）方法對大規(guī)模應(yīng)用的PERC組件的環(huán)境影響進(jìn)行了評(píng)估，但并未涉及新一代的TOPCon和HJT電池技術(shù)。本文基于生命周期評(píng)價(jià)方法，分析硅片和組件的碳足跡，同時(shí)對包括鈣鈦礦太陽電池在內(nèi)的不同技術(shù)路線的碳排放進(jìn)行量化計(jì)算，分析硅片厚度和電池效率對組件碳排放的影響，明確了不同太陽電池技術(shù)路線的碳減排潛力。

1 碳足跡研究方法

1.1 碳足跡概念

碳足跡最初的概念是作為“生態(tài)足跡”的一個(gè)子集被Wackernagel和Rees提出［7］，它是指在人的一生中所消耗資源理論上需要的土地面積。隨著全球變暖問題在世界環(huán)境議程中的突出地位，碳足跡概念的使用也變得尤為頻繁?，F(xiàn)如今碳足跡的概念可視為一種混合的概念，即全球變暖潛力指標(biāo)（global warming potential，GWP），用于描述產(chǎn)品制造過程中的碳排放。

碳排放主要分為直排與間排兩類，直排是指在一個(gè)完整流程中，通過直接方式產(chǎn)生的二氧化碳排放。例如，在燃燒汽油的工業(yè)鍋爐中，燃燒過程中釋放的二氧化碳是直接排放。另一方面，在電加熱鍋爐時(shí)不會(huì)觀察到直接排放，但鍋爐中使用的電力是在火力發(fā)電廠中產(chǎn)生的，那么在鍋爐中消耗的電力，其產(chǎn)生和傳輸過程釋放的二氧化碳的量被稱為隱含排放或間接排放。

碳足跡數(shù)值計(jì)算時(shí)可大致采用兩種方法，一種是過程分析法，即通過生命周期評(píng)價(jià)，分析產(chǎn)品每個(gè)生產(chǎn)過程，對全過程輸入和輸出數(shù)據(jù)建模。另外一種是投入產(chǎn)出法，主要是結(jié)合投入產(chǎn)出的模型對一個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部門進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。本文對不同太陽電池技術(shù)路線碳足跡模型研究時(shí)采用的是生命周期評(píng)價(jià)方法。

1.2 生命周期評(píng)價(jià)方法

生命周期評(píng)估是一種將材料流和能量流進(jìn)行結(jié)構(gòu)化以及量化的方法，包括商品和服務(wù)生命周期中引起的相關(guān)排放。生命周期思維要求從全過程的角度系統(tǒng)全面地量化分析。LCA的結(jié)果也并非一成不變，其意義就是分析各類問題，不斷以新方案代替舊方案，不斷促進(jìn)產(chǎn)品的進(jìn)步。在生命周期評(píng)價(jià)當(dāng)中，既要分析生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的碳排放，還要分析原料的上游生產(chǎn)過程中的碳排放。

研究采用德國Sphera公司的GaBi軟件進(jìn)行碳足跡的模型分析。Gabi軟件對產(chǎn)品或系統(tǒng)的每個(gè)要素都從生命周期的角度進(jìn)行建模，并對產(chǎn)品的生命周期效應(yīng)進(jìn)行量化。

產(chǎn)品清單數(shù)據(jù)的采集要求是數(shù)據(jù)模型必須完整，同時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)有cut-off取舍法則，當(dāng)某一原料對結(jié)果的影響不大甚至遠(yuǎn)小于1%時(shí)，無需調(diào)查該工藝原料的上游生產(chǎn)工藝，中間流在取舍法則下反復(fù)追溯，最終建立完整的數(shù)據(jù)模型。

清單數(shù)據(jù)主要收集單元生產(chǎn)過程的輸入流（input）以及輸出流（output），且收集到的數(shù)據(jù)要換算成與基準(zhǔn)流相對應(yīng)的數(shù)值。LCA可分為企業(yè)LCA以及行業(yè)或典型技術(shù)的LCA，對于企業(yè)LCA，所有能耗、物料都有詳細(xì)生產(chǎn)記錄，且企業(yè)為控制成本，所有數(shù)據(jù)一般都已折算成單位產(chǎn)品的各項(xiàng)物耗和能耗，因此建立清單數(shù)據(jù)時(shí)無需進(jìn)行額外的換算過程。而對于行業(yè)LCA或典型技術(shù)的LCA，數(shù)據(jù)來源主要依靠行業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒、產(chǎn)業(yè)報(bào)告以及一些標(biāo)準(zhǔn)推薦值等，并結(jié)合已有文獻(xiàn)資料從而完善數(shù)據(jù)清單。

還有部分?jǐn)?shù)據(jù)主要來自于國內(nèi)外的一些LCA數(shù)據(jù)庫，如CLCD、Ecoinvent、ELCD等，一些清單物質(zhì)和清單數(shù)據(jù)列表能夠在這些數(shù)據(jù)庫中完整體現(xiàn)，但國內(nèi)外實(shí)際情況的差異也需在使用過程中加以考慮。

2 光伏組件碳足跡計(jì)算

2.1 系統(tǒng)邊界

在實(shí)際情況中，生命周期的邊界往往會(huì)受到一些限制，可簡單分為從“搖籃”到“墳?zāi)埂?、從“搖籃”到“大門”、從“搖籃”到“搖籃”，“搖籃”代表產(chǎn)品誕生，“大門”代表產(chǎn)品出廠，“墳?zāi)埂贝懋a(chǎn)品最終廢棄后的處理［8］。每個(gè)界限的側(cè)重點(diǎn)不同，如果從原料的開采、加工、制造、使用、維護(hù)以及最終廢棄處理都需重視的產(chǎn)品，那么界限就是搖籃到墳?zāi)?；如果不重視產(chǎn)品的使用和廢棄階段，只重視它的制造階段，那么界限就是從搖籃到大門；在某些情況下，可回收廢棄后的產(chǎn)品，邊界是從搖籃到搖籃，如果回收完整的產(chǎn)品，但不管是何種情況，都需要從原料的開采階段也就是“搖籃”開始進(jìn)行評(píng)估。

從“搖籃”到“大門”是本文采用的系統(tǒng)邊界，具體是指這一生命周期的原材料硅石開采、工業(yè)硅冶煉、多晶硅提純、單晶硅片制備、電池片制備、組件制備等，系統(tǒng)邊界如圖1所示。但由于研究的系統(tǒng)邊界僅選取到太陽電池生產(chǎn)這一環(huán)節(jié)，并未涵蓋太陽電池的安裝以及廢棄處理階段，因此在本文的研究中并未考慮到太陽電池具體壽命問題對于碳足跡的影響。

2.2 硅片及組件輔材的碳足跡

2.2.1 單晶硅片碳足跡

計(jì)算單晶硅片碳足跡時(shí)，以1 kg單晶硅片為功能單元，將工業(yè)上的單晶硅片制備分為工業(yè)硅生產(chǎn)、提純多晶硅、用直拉法制備單晶硅以及生產(chǎn)硅片等多個(gè)過程。

由工業(yè)硅生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)［9］，得到生產(chǎn)1 kg工業(yè)硅的清單數(shù)據(jù)如表1所示。以國家標(biāo)準(zhǔn)綜合能耗計(jì)算通則［10］為標(biāo)準(zhǔn)，0.1229 kgce/kWh是電的折標(biāo)煤系數(shù)，其中碳還原劑一項(xiàng)能耗折算成耗電量為15.87 kWh，即用表1工業(yè)硅清單數(shù)據(jù)建立LCA數(shù)據(jù)流，生產(chǎn)1 kg工業(yè)硅的耗電量為28.37 kWh。由GaBi軟件分析，得出生產(chǎn)1 kg工業(yè)硅的碳排放為35.46 kg CO2。

由《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖（2021年版）》確立多晶硅提純和1 kg單晶硅片生產(chǎn)過程的清單數(shù)據(jù)，此清單數(shù)據(jù)以生產(chǎn)1 kg高純多晶硅作為功能單元，見表1。利用Gabi軟件分析表1數(shù)據(jù)，建立多晶硅提純及硅片生產(chǎn)工藝的LCA數(shù)據(jù)流，計(jì)算出多晶硅提純生產(chǎn)工藝碳足跡為122.84 kg CO2/kg，單晶硅片生產(chǎn)碳足跡為158.38 kg CO2/kg。

2.2.2 組件輔材碳足跡

光伏組件生產(chǎn)過程的多個(gè)工序均在同一車間完成，因此未區(qū)分工序單獨(dú)收集數(shù)據(jù)。生產(chǎn)過程中的部分輔材（如助焊劑、膠帶、焊錫絲等）和包裝材料中的纏繞膜因用量極小，不計(jì)算重量，因此這部分的上游過程被忽略。1 kW PERC光伏組件生產(chǎn)過程的清單數(shù)據(jù)見表2。由Ecoinvent數(shù)據(jù)庫、CLCD數(shù)據(jù)庫以及文獻(xiàn)可得到上述物質(zhì)的上游數(shù)據(jù)，從而得以上幾種物質(zhì)的碳排放因子。

通過碳足跡模型計(jì)算生產(chǎn)的光伏組件碳足跡：

[C=i=1nWi×Wi′]"""""" （1）

式中：[Wi]——生產(chǎn)過程中第[i]類物質(zhì)的用量，kg；[Wi′]——第[i]類物質(zhì)的碳排放因子，kg CO2/kg。

將表2數(shù)據(jù)代入式（1），計(jì)算得出1 kW PERC光伏組件生產(chǎn)的碳足跡為125.59 kg CO2/kW。

2.3 晶體硅電池的碳足跡

2.3.1 用不同技術(shù)路線制備晶體硅太陽電池的碳足跡

查閱PERC、HJT和TOPCon等太陽電池片生產(chǎn)方面的文獻(xiàn)，調(diào)研廠家相關(guān)數(shù)據(jù)，以生產(chǎn)1 kW（AM1.5，1000 W/m2）太陽電池的量建立相關(guān)太陽電池生產(chǎn)的清單數(shù)據(jù)。

1）PERC光伏組件碳足跡

PERC太陽電池的數(shù)據(jù)清單見表3，假設(shè)PERC太陽電池的效率為23%，硅片厚度170.00 μm。將表3中的數(shù)據(jù)輸入到GaBi軟件，建立LCA數(shù)據(jù)流。計(jì)算出生產(chǎn)1 kW的PERC太陽電池片的碳足跡為343.66 kg CO2，其中硅片的碳足跡為277.17 kg CO2，結(jié)合2.2節(jié)計(jì)算出1 kW PERC光伏組件輔材的碳足跡，得到PERC光伏組件的碳足跡為469.25 kg CO2/kW。

2）HJT光伏組件的碳足跡

計(jì)算1 kWHJT太陽電池的硅片碳足跡時(shí)，假設(shè)1 kW太陽電池的硅片碳足跡與效率成反比，與硅片的厚度成正比，因此使用PERC太陽電池與HJT太陽電池效率的比值以及硅片厚度的比值進(jìn)行換算。前面計(jì)算出PERC太陽電池單晶硅片的碳足跡為277.17 kgCO2，目前工業(yè)上PERC太陽電池的效率約為23%，硅片的厚度約為170 μm，HJT太陽電池的效率約

為24%，硅片的厚度約為150 μm。因此估算出HJT電池硅片的碳足跡為234.37 kgCO2/kW。

HJT生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)表經(jīng)過研究和數(shù)據(jù)收集，如表4所示。利用PECVD技術(shù)沉積非晶硅薄膜，利用磁控濺射制備透明導(dǎo)電層（transparent conductive oxides，TCO）。查閱報(bào)告獲得磁控濺射設(shè)備的規(guī)格參數(shù)［12］，如每小時(shí)的沉積面積、靶材利用率、用水量、平均功耗等。利用這些信息，計(jì)算HJT太陽電池加工的能源和水消耗量。由設(shè)備的規(guī)格參數(shù)（平均沉積速率為90.6 m2/h，平均功耗為564.6 kWh），計(jì)算出每平方米電池的能耗為6.3 kWh。用于冷卻的水的量為547.2 L/m2。假設(shè)正反面的TCO層總厚度為80 nm。使用GaBi軟件計(jì)算得到HJT電池清洗制絨、PEVCD沉積、TCO沉積和絲網(wǎng)印刷各階段的碳足跡分別為3.59、28.36、27.10和14.20 kg CO2/kWp。

HTJ光伏組件輔材方面的碳足跡類比于其硅片的碳足跡，組件輔材碳足跡與電池的效率成反比，計(jì)算出HJT電池的組件輔材碳足跡為120.36 kg CO2/kW。將上述各部分計(jì)算出來的碳足跡進(jìn)行加和，得出HJT光伏組件的碳足跡為427.98 kgCO2/kWp。

3）TOPCon光伏組件的碳足跡

TOPCon太陽電池是在PERC電池生產(chǎn)的基礎(chǔ)上增加沉積超薄SiO2層和摻雜的n+型多晶硅層以及高溫退火的工序，因此TOPCon太陽電池的碳足跡分析可近似在上文中已計(jì)算的PERC太陽電池碳足跡的基礎(chǔ)上，增加沉積以及高溫退火這兩道工序的碳足跡。

① 超薄SiO2層和n+型多晶硅層的沉積

根據(jù)調(diào)查，TOPCon太陽電池的超薄SiO2層厚度約為2 nm，n+型多晶硅層厚度約為90 nm。由于薄膜層很薄，碳排放主要是設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生，因此假設(shè)TOPCon太陽電池沉積薄膜的碳排放和異質(zhì)結(jié)中沉積非晶硅薄膜工藝的碳排放類似，將TOPCon太陽電池的超薄SiO2層和n+型多晶硅層沉積環(huán)節(jié)的碳足跡近似為28.36 kgCO2/kW，實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)沉積多晶硅薄膜的工藝不同，碳排放也不同。

② 高溫退火

摻磷多晶硅（n-poly-Si）需在TOPCon電池中采用高溫晶化退火工藝制備，對于摻磷的多晶硅層，假設(shè)其退火溫度為800～900 ℃，退火時(shí)間約為30 min。根據(jù)捷佳偉創(chuàng)公司退火設(shè)備的規(guī)格參數(shù)得到工作的功率、溫度范圍、退火速率等數(shù)據(jù)，計(jì)算出1 kW TOPCon太陽電池的電力消耗為6.83 kWh，中國2020年電網(wǎng)平均碳排放因子為0.5839 kg CO2/kWh，得出TOPCon太陽電池高溫退火工序的碳足跡為3.99 kg CO2/kW。

假設(shè)TOPCon電池效率為24%，硅片厚度為165 μm，則硅片的碳足跡為257.81 kg CO2/kW，與PERC相同工藝的碳足跡為63.72 kg CO2/kW，其余組件輔材為120.36 kg CO2/kW。將上述各部分計(jì)算出來的碳足跡進(jìn)行加和，得出TOPCon光伏組件的碳足跡為474.24 kg CO2/kW。

2.3.2 晶體硅光伏組件碳足跡發(fā)展趨勢

隨著太陽電池產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)展，未來硅片襯底會(huì)逐漸減薄，薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，同時(shí)太陽電池的效率也會(huì)逐漸提升。PERC、TOPCon和HJT三種太陽電池硅片厚度和效率變化趨勢的預(yù)測見圖2，相應(yīng)組件的碳排放計(jì)算結(jié)果變化趨勢見圖3，計(jì)算中假設(shè)組件輔材和工藝等的單位碳足跡不變。2022—2030年，3種晶硅太陽電池的碳足跡都逐步降低。TOPCon組件碳足跡初期略高于PERC組件，但隨著技術(shù)進(jìn)步，2025年后TOPCon組件的碳足跡將開始低于PERC電池。HJT組件碳足跡是3種電池技術(shù)中最低的，到2030年可降低到337 kg CO2/kW。

3種光伏組件中，硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳足跡占比較高。到2030年，PERC、TOPCon和HJT組件中硅片碳足跡的占比依個(gè)較高。由此可見，對于晶硅太陽電池，碳足跡總量約一半是由硅片制造及其供應(yīng)鏈帶來的，硅片生產(chǎn)過程的能耗降低是降低晶硅太陽電池的碳足跡的重中之重。

太陽電池的組件輔材主要起到對于電池片的保護(hù)作用，提高電池片的機(jī)械性能，但同時(shí)太陽電池的組件輔材也占據(jù)了電池生產(chǎn)過程中碳足跡總量的一大部分。組件中主要的碳足跡來源是鋼化玻璃以及鋁邊框，這兩者的碳足跡又占了組件的絕大部分。以PERC太陽電池為例，PERC光伏組件生產(chǎn)階段的碳足跡為125.59 kg CO2/kW，在組件碳足跡總量中所占比例為26.76%，其中鋼化玻璃比重為58.17%，鋁邊框?yàn)?1.14%。

2.4 鈣鈦礦光伏組件的碳足跡

鈣鈦礦太陽電池（PSCs）的主要吸光材料為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，具有效率高、制造成本低等優(yōu)異性能。鈣鈦礦太陽電池也是未來產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)發(fā)展方向，通過與晶體硅太陽電池如HJT的疊層，進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。

表5匯總了生產(chǎn)1 m2鈣鈦礦電池的數(shù)據(jù)表［13］，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行LCA建模分析，假設(shè)太陽輻照度為1000 W/m2，鈣鈦礦太陽電池轉(zhuǎn)換效率為12%［14］，計(jì)算出生產(chǎn)1 m2鈣鈦礦太陽電池的碳足跡為28.9 kg CO2/kW。

換算出鈣鈦礦電池片的碳足跡為160.56 kg CO2/kWp。鈣鈦礦電池的組件碳足跡采用和上文計(jì)算晶硅電池的組件碳足跡的方法，根據(jù)效率的比值做近似換算，得出鈣鈦礦光伏組件的碳足跡為339.99 kgCO2/kW。

綜上所述，結(jié)合計(jì)算出來鈣鈦礦電池的電池片碳足跡與組件碳足跡，得出鈣鈦礦電池的碳足跡為500.55 kgCO2/kW。

上述分析中選取的光伏組件效率為12%，假設(shè)進(jìn)一步提升組件效率到13%、14%、15%、16%、17%、18%，分析計(jì)算鈣鈦礦光伏組件碳足跡的情況，如圖4所示。

當(dāng)太陽電池效率為18%［15］時(shí)，鈣鈦礦太陽電池的碳足跡為334.99 kgCO2/kW，遠(yuǎn)低于晶硅礦太陽電池，這是由于硅片制備及其產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)過程中碳足跡較高，而鈣鈦礦電池屬于薄膜型電池。但是鈣鈦礦電池目前工業(yè)生產(chǎn)仍處于初期階段，通過LCA建模分析，當(dāng)其效率在約13%時(shí)將持平于現(xiàn)有晶硅組件的碳足跡，當(dāng)其太陽電池效率不高于12%時(shí)，其碳足跡將遠(yuǎn)高于晶硅組件。本文是以生產(chǎn)1 kW光伏組件作為本次研究的功能單元，且未把太陽電池的壽命等因素考慮在內(nèi)。實(shí)際上，目前晶硅太陽電池的壽命在25～30 a，而鈣鈦礦太陽電池有著不穩(wěn)定、易氧化、易水解、不耐高溫等缺陷，使用壽命還達(dá)不到要求，這些問題也都制約著鈣鈦礦太陽電池的發(fā)展。考慮到硅片生產(chǎn)階段產(chǎn)生較多的碳排放，想要繼續(xù)降低晶硅太陽電池的碳足跡，國家應(yīng)大力投入科研，加快技術(shù)進(jìn)步，爭取研發(fā)出可代替改良西門子法的多晶硅制備方法，從而更高效、更低碳地制備硅片。對于鈣鈦礦太陽電池來說，要想在工業(yè)上進(jìn)一步挖掘減排潛力，使之成為下一代主流太陽電池技術(shù)，就應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室方面著手進(jìn)行鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高壽命以及鈣鈦礦太陽電池的穩(wěn)定性等方面的研究，使產(chǎn)業(yè)化性能得到提升。

3 結(jié) 論

通過LCA的方法，利用Gabi軟件建模分析，計(jì)算出使用PERC、TOPCon和HJT 3種晶體硅太陽電池和鈣鈦礦太陽電池的光伏組件的碳足跡，以生產(chǎn)1 kW光伏組件為功能單位，同時(shí)計(jì)算出由于效率提高和硅片厚度降低導(dǎo)致的碳足跡趨勢。獲得以下結(jié)論：

1）對于晶體硅太陽電池，硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳足跡占比最高，其次是太陽電池的組件輔材，主要是鋼化玻璃和鋁邊框，綜上，降低晶體硅太陽電池整個(gè)生命周期的碳足跡可從改善硅片的制造技術(shù)來降低碳足跡，鋼化玻璃和鋁邊框同理。

2）鈣鈦礦太陽電池技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)和量產(chǎn)驗(yàn)證階段，降低碳足跡可通過研究來提高效率、壽命和穩(wěn)定性，從而達(dá)到降低整個(gè)生命周期的碳足跡的目的。

本文所列舉的太陽電池是當(dāng)前光伏技術(shù)發(fā)展過程中最具代表性的幾種電池，也詮釋了光伏技未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的方向，對發(fā)展符合“雙碳”目標(biāo)的光伏產(chǎn)業(yè)具有一定的指導(dǎo)意義。

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STUDY ON CARBON FOOTPRINT OF CRYSTALLINE SILICON AND

PEROVSKITE PHOTOVOLTAIC MODULES

Zhuang Yuan1，Wen Jincheng2，Bian Yuliang1，Mao Xiaoxiao1，Li Majie1，Ye Xiaojun1

（1. School of Materials Science and Engineering， East China University of Science and Technology， Shanghai 200237， China；

2. Department of Materials Science， Fudan University， Shanghai 200433， China）

Abstract：Photovoltaic technologies have shown a rapid been develop ment trend due to promote global clean energy applications. To evaluate the environment impact of solar cell during procluction and manufacturing process， crystalline silicon solar cell industry technology including passivated emitter and rear cell（PERC）， tunnel oxide passivated contact （TOPCon）solar cell and heterojunction （HJT）solar cell， and also the emerging perovskite solar cell（PSCs） ， were estimated with the GaBi software and the life cycle assessment（LCA） approach. As the calculation results，typical carbon footprints of the four types of photovoltaic modules are 469.25， 474.24， 427.98 and 500.55 kg CO2/kW respectively. For crystalline silicon photovoltaic module， the carbon footprint caused by silicon wafer production is more than 50%. Currently PSCs module has a largecarbon footprint due to its low inclustriul：zation efficiency.

Keywords：carbon footprint； photovoltaic modules； crystalline silicon； perovskite； life cycle