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太陽能電池板廢料:清潔能源的另一面

從理論上講,太陽能比以往任何時候都更有前景。太陽能電池越來越容易生產,同時也變得越來越廉價。但是,太陽能光伏有一些很少被談論的問題:他們的生產和廢物是否比他們打算替代的化石燃料產生更多的污染物,仍然是應該回答的問題。

制造太陽能電池板通常需要使用數種有毒性的化學物質。太陽能電池板的使用壽命約為20至30年,自2000年代初首次規模化安裝以來,到現在已經有大量太陽能電池板已接近使用壽命的末期。當太陽能電池板堆放在垃圾堆里,所含的有毒金屬會滲入環境。如果進入地下水,可能會對公眾健康造成危害。

光伏組件中的硅應該是可回收的,但為了提高太陽能電池的電效率,添加了鎘和鉛等金屬。這使得太陽能電池很難回收利用,因為提取有害金屬需要相當大的能量投入。事實上,企業回收太陽能電池板的成本往往高于生產太陽能電池板的成本。大多數太陽能光伏回收廠只是從電池中提取有價值的銀和銅,然后在爐中焚燒被污染的玻璃和塑料外殼。由于這一過程既昂貴又耗時,將廢棄的太陽能電池板扔進垃圾填埋場或出口到第三世界國家更為方便。

研究表明,太陽能電池板中的重金屬(鉛和鎘)可能從電池中滲出進入地下水,并影響植物和環境。這些金屬對人類健康也有不良影響,鉛會損害兒童的大腦發育,而鎘是一種致癌物質。發展中國家可能沒有適當處置進口太陽能電池板廢物的基礎設施或法規,這些金屬可能滲入周圍環境造成公共衛生問題。隨著太陽能光伏在各國的擴大應用,這一問題在未來幾十年可能會進一步惡化,預計到2050年全球將有近8000萬噸的太陽能廢物。

幸運的是,有效的回收利用方法確實存在。美國最大的太陽能公司First Solar的設施可以提取太陽能電池板中90%的材料,然后再回收利用,制成新的太陽能電池板或電子產品。法國公司威立雅在歐洲開設了第一家專門回收太陽能電池的工廠。目前,中國和美國是太陽能電池板的最大用戶,但只有歐洲采取措施要求制造商對其光伏廢物負責。歐盟要求太陽能公司收集和回收太陽能電池板,回收成本計入銷售價格。通過這種方式,太陽能電池板的浪費和對環境的影響降到最低,消費者只需稍微多付一點太陽能電池板的價格。

強制回收并不是讓太陽能更環保的唯一途徑,一些科技初創公司都在尋求使實際生產過程更清潔的方法。科學家正在探索提純太陽能電池用硅的新方法,或者正在試驗低品位的硅太陽能電池。最近在太陽能技術方面的一項發現可能會通過使用一種稱為鈣鈦礦的材料來徹底消除硅的使用。鈣鈦礦型太陽能電池不是硅晶體,而是由金屬晶體制成,通常是鉛。鈣鈦礦電池的原材料和合成比傳統太陽能電池板所需的高純度硅便宜得多,制造硅太陽能電池的方法只有少數幾種,但制造鈣鈦礦型電池的方法有很多,可以生產出不同應用的獨特太陽能電池板。最有希望的是,鈣鈦礦電池更容易制造、更環保,而且其效率已經可以與硅電池媲美。而且也不用擔心鉛含量,以錫或鍺等無毒金屬為基礎的鈣鈦礦電池正接近鉛電池的效率。

隨著社會從化石燃料向能源轉型,太陽能將成為我們未來的重要組成部分。因此,我們可以預計在未來幾十年內,太陽能電池板的產量將增加,并有可能產生大量的危險廢物。盡管太陽能作為一種可再生能源有著巨大的前景,但社會也必須面對它帶來的污染問題,否則利用光能可能會讓我們的處境比以前更加灰暗。

 
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