太陽能電池生產(chǎn)污染及處理措施研究

董衍雙+朱新剛

摘要：太陽能電池能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了清潔能源的存儲和應(yīng)用。在太陽能電池生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生一定的廢氣、廢水、有害化學(xué)位置等。本文將重點分析太陽能電池生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各類污染物質(zhì)，并對其形成原理進(jìn)行深入分析。在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的治理措施，以減少太陽能電池生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，充分發(fā)揮太陽能的生態(tài)效應(yīng)，促進(jìn)太陽能技術(shù)的不斷優(yōu)化升級。

關(guān)鍵詞：太陽能電池；生產(chǎn)工藝；污染處理

太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)光能向電能的轉(zhuǎn)變，電池板接受陽光輻射后，通過內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為電能，因此此類電池又被稱為光電池。在國家大力倡導(dǎo)清潔能源建設(shè)過程中，太陽能開發(fā)得到了廣泛重視，但是在太陽能電池生產(chǎn)中，由于原材料、生產(chǎn)工藝的問題，會對環(huán)境造成不同程度的污染。以下將就其生產(chǎn)流程中出現(xiàn)的污染問題進(jìn)行詳細(xì)分析，并突出具有針對性的解決對策。

一、太陽能電池生產(chǎn)污染情況

（一）大氣污染物

在太陽能電池生產(chǎn)中會造成一定的大氣污染，具體污染物有以下幾種：①酸性廢氣：在制絨過程中會產(chǎn)生一定量的HCl、HF等廢氣，去磷硅玻璃過程中則會產(chǎn)生氮氧化物，這些氣體都屬于酸性廢氣。②氯氣：擴(kuò)散工藝會產(chǎn)生大量氯氣，還會形成二氧化硅粉塵。利用三氯氧磷化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)能夠確定氯氣及二氧化硅粉塵量。③PECVD廢氣：在PECVD流程會產(chǎn)生一定的氨氣和硅烷，如果儲罐密封性不好或者管線出現(xiàn)泄漏，都會造成廢氣量增加。④有機(jī)廢氣：在印刷、燒結(jié)過程中會產(chǎn)生有機(jī)廢氣，這是由于漿料內(nèi)含有有機(jī)溶劑和粘合劑，因此漿料成分和使用量與有機(jī)廢氣污染成正比。⑤組裝焊接所產(chǎn)生的廢氣：在太陽能電池焊接過程中，會產(chǎn)生一定量的焊接廢氣，其中含有煙塵以及錫類化合物。一般情況下，焊接廢氣濃度為20mg/m3，如果設(shè)備帶有凈化裝置，經(jīng)過凈化處理多數(shù)可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

目前，國家尚未針對有機(jī)廢氣污染治理出臺明確指標(biāo)，業(yè)內(nèi)主要評價指標(biāo)為TVOC（VOCs）。尤其是在廢氣治理排放標(biāo)準(zhǔn)上還沒有形成統(tǒng)一意見，當(dāng)前以《電子行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》其試點，通過征求意見的形式先行試點，尚未進(jìn)入正式實施階段。

（二）廢水產(chǎn)生情況

太陽能電池生產(chǎn)過程中會形成多種類型的廢水，以下將逐一對廢水產(chǎn)生類型及形成原因進(jìn)行分析。

①堿性廢水：利用氫氧化鈉沖洗會形成堿性廢水。含氨廢氣經(jīng)過硅烷燃燒塔，通過噴淋作用，會形成堿性廢水。廢水中的污染成分有氫氧化鈉、氨氮、異丙醇等物質(zhì)，其pH為11-13.5之間。CODCr值為8000-20000mg/L。②酸堿沖洗廢水：在腐蝕清洗過程中，硅片表面會形成酸堿沖洗廢水。主要污染成分氟化物、酸堿類物質(zhì)。CODCr濃度保持在350-1000mg/L，pH值在2-11之間，氟化物含量為150mg/L。③氫氟酸濃液：在表面制絨過程中，會產(chǎn)生一定量的氫氟酸廢液，去磷硅玻璃流程也會有同類污染。其中，氟化物濃度為17000-55000mg/L，pH值在1-2.5之間。④氫氟酸沖洗廢水：利用HF進(jìn)行二次清洗過程中，會產(chǎn)生一定量的氟化氫，濃度在450-650mg/L，pH值在2-4之間。⑤酸性廢氣處理廢水：氯化氫、氟化氫溶液、氮氧化物經(jīng)過噴淋處理，會形成酸性肥水，主要污染物有氫離子、氟化物、SS、氯化物等。⑥樹酯再生廢水：在制備純水過程中，會形成一定的濃水和樹酯再生廢水，主要污染物有SS、氫離子以及CODCr等。這些工業(yè)廢水如果不能進(jìn)行及時達(dá)標(biāo)處理，就會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

二、太陽能電池生產(chǎn)廢氣、廢水治理措施

（一）廢氣處理

對于太陽能電池生產(chǎn)中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，需要根據(jù)廠家所采用的不同漿料制定有針對性的解決措施。由于漿料成分不同，因此在絲網(wǎng)印刷中有機(jī)廢氣的性質(zhì)也有很大差異，有些廢氣中還有極性分子，有些屬于非極性分子。對于極性分子的處理可以采用活性炭纖維，利用其吸附作用進(jìn)行處置。但是這一處置效果不夠穩(wěn)定，因此可以采取硅膠或者分子篩等具有極性吸附作用的物質(zhì)代替活性炭。如果屬于水溶性有機(jī)物，則可以采取兩級噴淋工藝實施處理。

對于酸性廢氣，一般通過氮氧化物進(jìn)行處理，但是處理效果不夠理想。基于此，可以利用填料塔酸堿吸收工藝，結(jié)合尿素噴淋塔進(jìn)行處理。這一工藝的原理在于通過氮氧化物和尿素進(jìn)行反應(yīng)，從而形成氮氣，從而增加了酸性廢棄處理效果，同樣也可以利于于酸霧廢氣處理中。

（二）腐蝕劑污染處理

在太陽能電池制造過程中，腐蝕劑主要有以下幾種類型：一是氫氧化鉀和異丙醇形成的混合液，二是氫氧化鈉和乙醇形成的混合液，三是3%磷酸鈉水溶液，四是5%的Na2SiO3溶液。其中異丙醇成本較高，需要保持較高濃度才能完成腐蝕反應(yīng)，而且反應(yīng)時間較長，進(jìn)而造成生產(chǎn)成本提高。而且異丙醇的揮發(fā)性很強，極易造成環(huán)境污染。因此，采用磷酸鈉溶或者氫氧化鉀作為腐蝕劑相對安全性較高，能夠降低異丙醇污染，反應(yīng)過程中形成的廢水中CODCr含量也會有明顯下降，更容易達(dá)到廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。如果通過氫氧化鈉和異丙醇作為腐蝕劑，那么反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的堿性廢水會含有大量異丙醇有機(jī)廢物，這就需要通過“厭氧+好氧生化處理”工藝，以減少腐蝕劑污染。

（三）廢水處理

太陽能電池制造中所產(chǎn)生一定量的堿性廢水，同時還有濃度較高的氟化物廢水和酸堿沖洗廢水。在堿性廢水中一般有機(jī)物濃度過高，尤其是CODCr能夠達(dá)到7000～15000mg/L。氟化物中含有濃度15000-55000mg/L的氟化物。在廢水處理中需要根據(jù)廢水類型分別收集，并根據(jù)其化學(xué)物質(zhì)特點制定相應(yīng)的處理方案。氟化物廢水處理多數(shù)情況下利用混凝沉淀工藝達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，其中加入石灰乳和氯化鈣促進(jìn)氟化鈣沉淀，再通過聚丙烯酰胺和聚鋁作用分解氟化鈣。在操作過程中需要保證鈣離子含量高于反應(yīng)所需量，只有這樣才能保證反應(yīng)充分。在酸堿廢水處理中需要進(jìn)行中和反應(yīng)，并通過“厭氧+好氧生化處理”使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。雖然在太陽能電池生產(chǎn)中廢水量占比較低，但是其中含有大量高濃度污染物。所以同樣需要對廢水處理提起重視，不斷優(yōu)化處理工藝。

結(jié)語

通過太陽能電池生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污染問題進(jìn)行分析，有利于對污染物的形成根源、影響作用有系統(tǒng)性認(rèn)識，根據(jù)問題根源探討更有針對性的解決對策，能夠進(jìn)一步提高太陽能電池生產(chǎn)的環(huán)保作用，減少廢氣、廢水對環(huán)境造成的污染，為生態(tài)能源建設(shè)、環(huán)境保護(hù)探索出一條新途徑。

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作者簡介：董衍雙，出生年月：19871013，性別：男，民族：漢，籍貫：陜西商洛，當(dāng)前職務(wù)：設(shè)備維護(hù)，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：太陽能光伏電池.endprint