太阳能的绿色环保化进程

newmaker    来源：Ringer

欢迎访问e展厅 展厅 4 太阳能发电展厅 太阳能发电机, 光伏发电设备, 风光互补发电系统, 多晶硅生产设备, ... “三重绿色环保”成为了光伏太阳能（PV）新的座右铭，它树立了一个新的标准，即其设备和部件都使用清洁、可循环利用的能源以及绿色环保的方式进行生产。但是根据Sascha Rentzing的报告，这个完美的计划由于前期所需的高投资和所涉及的处理过程过于复杂是很难实现的。 总部位于德国小镇Osterweddingen的薄膜硅制造商Malibu公司，是一家试图在其太阳能产品制造过程中使用氟来取代有害的温室气体三氟化氮（NF3）对处理室进行清洁，而使其太阳能产品制造过程更加绿色环保的公司。 虽然这听上去并不是特别振奋人心，但是它确实是有着重大的生态效益，若不慎将三氟化氮释放到大气当中去的话，三氟化氮所能造成的温室气体危害将是二氧化碳的17,200倍。而一般理解上的氟并没有温室气体排放的危险。“这使我们避免了任何有害物质排放的风险，”Malibu公司的生产部经理Antje B.nisch先生说。 这种绿色环保的处理方式反过来也对公司有着很大的吸引力，因为它大大降低了运营的成本。“我们每年能节省接近六位数的成本支出，”B.nisch说，使用了这种处理方式也增强了Malibu公司在竞争激烈的薄膜太阳能产品市场中的竞争力。 清洁剂清洗 高效生产的关键是，在生产中使用了Linde公司生产的‘现场制氟装置’，它可以直接连接在工厂的生产线上。Malibu公司的模块部件都是通过在真空室内使用硅蒸汽在玻璃上进行沉积而制造的。由于大量的硅材料在这个处理过程中最终会附着在房间的墙壁上，因此，在每次涂装处理后都需要对墙壁进行清洁。该装置中产生的氟能够与墙壁上残留的硅发生反应生成气态四氟化硅。然后四氟化硅被抽出并储存起来，反应也随即结束。 这种新的方法可以降低破坏大气气候的风险，并且操作更加快捷，通常只占整个真空室内处理过程进行时间的10％，氟的高活动性使得它能够很好地在这项处理过程中被应用。Linde公司的经理Andreas Weisheit先生解释说。这提高了生产线的生产能力，且减少了运作成本。 减少资源的使用 “三重绿色环保”的座右铭包括以下几个因素：工厂使用有机材料建造，并且使用可再生能源生产硅、硅晶片、电池和其他零部件，几乎没有任何的二氧化碳排放量或废料的产生，并且尽可能使用最少的天然气、酸和水等资源。 太阳能产业对绿色环保化的决心是十分重要的，因为快速增长的同时也带来了能源的消耗和温室气体排放量的扩大，这对行业的整体形象将是很大的威胁。在过去的两年里，全球的太阳能部件产量翻了一番，达到了8万千瓦，并且根据预测，今后的几年还将按照这样的增长率继续增长。 非可再生能源 德国机械设备制造业联合会（VDMA）的Eric Maiser先生解释说，硅的制造需要使用高端化学和能源资源。生产者通过对沙的溶解来冶炼出硅，然后用盐酸将其溶解成液体三氯硅烷，最后使用热分解处理并生产出太阳能级的硅锭。该处理过程在高温下进行，并使用大量的电力。在大多数情况下，这种电力来自于核能以及使用化石燃料的燃煤电厂，因为常规的能源相比可再生能源更加便宜，且更加容易获得。 硅晶片和电池的生产过程就是一个消耗资源的过程。在将硅锭切割成硅晶片时，会丢失将近一半的硅原料，必须将其熔解回收以用于重新使用。制造商往往使用盐酸来清洗硅晶片，并使用有毒的氟、硝酸、钾碱液对它们的表面进行蚀刻处理。母液通常由银和铝组成，并结合使用磷酸来对硅晶体进行处理。 在这个处理过程的最后部分，所有这些化学品都进入了太阳能工厂所产生的废水中。 虽然废水也将进行处理，但是诸如重金属和硝酸盐等污染物仍然会进入到处理污水的下水道系统中。 薄膜的生产也需要消耗大量的能源和化学品。CIS或CdTe部件，都是由铜、铟、有毒的硒、镉和硫酸或碲化镉等物质通过高温和长时间的处理制造而成。直到最近，薄膜硅的制造商仍然在使用NF3对他们的处理室进行清洗处理，并且无论他们多么仔细地进行清洗，也不能保证达到0％的温室气体排放量。“在产品的使用周期中，仍将会产生17％的温室气体并进入到大气层当中去，”Weishei先生说。 清洁的解决方案供应商 要达到“三重绿色环保”，太阳能系统制造商还可以做很多的事情，不仅仅是更换他们所使用的气体。上游供应商为他们提供了能够使他们的生产过程更加环保的多种可能性。新的生产设备提高了产量，同时也降低了成本。像Applied Materials公司或Von Ardenne公司这样的薄膜太阳能产品生产设备制造商，就能够提供可以快速处理使用吸收性材料的机器。 晶体系统机械制造商如Schmid公司提供了能够处理更薄的硅晶片的设备，并且他们也有很多循环利用方面的专家能够为太阳能光伏产业提供服务。例如，意大利公司Saita最近开始为太阳能电池制造商提供一种能够循环处理且再利用约96％的废水处理系统。该系统能够使太阳能电池制造过程中所需要使用的新鲜淡水总量减少75％，该公司市场部经理Carlo Enrico Martin先生解释说。他还补充说，还要感谢这个循环处理系统使得废水不会进入到城市的污水处理系统中。 工厂模式 柏林的工厂规划公司Ib Vogt更进了一步，它们已经开发出一个称为“绿色工厂”的项目。这是指工厂的建设和运作都不会破坏生态环境，并且能够生产出高达1GW的电能。项目经理Lino Garcia解释说，它所需要使用的能源是由工厂的太阳能和地热系统所提供的。剩余的热能将被用于对废水进行加热或冷却处理，并且所有的废水将由污水处理系统进行处理。另外，综合物流的理念不仅可以缩短运输距离，而且还能合理、有效地使用能源。 然而，与绿色环保所带来的好处相比，生态环境的改变却并不是一蹴而就的。虽然这个项目从三年前就开始开发，Ib Vogt公司却并没有卖出过一套完整的“绿色工厂”系统，而是只有一些单体的生产制造部件，如废水循环利用的系统受到青睐。 “与芯片产业相反，光伏太阳能产业绿色环保制造的‘航行’并没有结束，”国际半导体协会（SEMI）的Carlos Lee先生说。 小心翼翼的绿色环保化进程 那么是什么抑制了“三重绿色环保”理念在太阳能行业的突破呢？一个决定性的因素是维持生产所需的高投资。一个产量达到1GW的绿色工厂相比于一个产量达到1GW的普通工厂是绝对较为昂贵的，Garcia先生解释说。 这个项目的投资可能会大于所节约的能源和原材料成本，他说，并且具体的摊销年限也要按不同的情况而定。但是对于数百万欧元的投资来说，最关键的问题是他们必须了解投资回报的时间。由于太阳能光伏产业的发展迅速，10年期限对于工厂的设计和所使用的配件来说，10年后很可能会已经被淘汰。 此外，经济的衰退使得投资的减少以及许多生产商都面临着销售的下滑和利润的减少。“在经济衰退时期进行一次这样规模的投资是一种禁忌，”位于德国斯图加特的工程与自动化制造研究所的Kevin Reddig先生说。 由于新型电池产品理念所需要的高投入，绿色环保制造技术和处理过程的引入目前也遭受到了相同的命运；复杂的解决处理方案要投入商业化运作就离不开大量的财政投入。因此背接触式电池的计划也被推迟了。相反，制造商改而关注较便宜的标准电池的优化以及如何提高中等的效能。 鉴于进行“绿色环保”改造的成本较为昂贵，其盈利能力又含糊不定，而人们又比较关注降低成本，因此我们将会看到一个比较柔和的过到“三重绿色环保”理念的过程。用德国机械设备制造业联合会（VDMA）的Maiser先生的话说，“绿色环保化进程将会小心翼翼地进行。” 例如，欧洲最大的半导体生产商之一STMicroelectronics公司，花了15年的时间减少了65％的二氧化碳排放量，54％的能源消耗量，70％的废水处理以及71％的废弃物产生量。 如今，太阳能行业与15年前的芯片行业正处于相同的位置。Solarworld公司也还没有使用绿色环保的生产系统，但是已经开始提高其可持续发展报告的透明度，其中包含所有相关的环境数据以及对上游供应商的分析，从而为吸引绿色环保方面的投资做好准备。 模块部件制造商Solon公司奉行一个类似的战略路线，他们投资了200,000欧元在一个新的环境管理系统上，以试图实现可持续发展解决方案的商业意义。 这样看来，太阳能行业内的绿色环保化进程还仅仅是刚刚开始。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/9/2010)