光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)策略

高 松

（宿遷市泗洪環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇 宿遷 223900）

光伏產(chǎn)業(yè)是指將光能轉(zhuǎn)化為電能，替代傳統(tǒng)火電等高耗能發(fā)電方式的產(chǎn)業(yè)，在國(guó)家的倡導(dǎo)下，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)世界領(lǐng)先。光伏產(chǎn)業(yè)以光能發(fā)電為原理，旨在保護(hù)能源安全，杜絕傳統(tǒng)發(fā)電方式的環(huán)境污染，但光伏元件制造、使用、淘汰的環(huán)節(jié)都可能造成一定污染，如果不能杜絕這些污染，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就不具有可持續(xù)性。因此，有必要深入探討和解決光伏產(chǎn)業(yè)各個(gè)階段的污染問(wèn)題。

1 光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)污染

光伏產(chǎn)業(yè)分為多個(gè)環(huán)節(jié)，硅材料生產(chǎn)分為多晶和單晶兩種模式。首先生產(chǎn)出多晶硅棒和單晶硅棒，然后產(chǎn)出多晶硅片和單晶硅片，再利用多晶硅太陽(yáng)能電池和單晶硅太陽(yáng)能電池，分別組裝太陽(yáng)能電池組件，最終得到太陽(yáng)能發(fā)電集成系統(tǒng)。在整條產(chǎn)業(yè)鏈中，多晶硅材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的污染最嚴(yán)重，其次是光伏工程施工、電路系統(tǒng)污染、廢棄組件污染。

1.1 多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)

光伏產(chǎn)業(yè)的上游主要是多晶硅生產(chǎn)。目前有很多生產(chǎn)光伏電池的方案，但最可行的方案依然是采用多晶硅電池。硅元素需要提純，其步驟是先生成SiHCl，再利用氫氣進(jìn)行還原，其間只有大概1/4 的SiHCl能夠成功地生成多晶硅，而其他產(chǎn)物有SiCl、三氯氫硅（TCS）、二氯二氫硅（DCS）等，TCS 和DCS 屬于低沸產(chǎn)物。其中，SiCl具有較強(qiáng)的腐蝕性，容易吸附在人體的各類(lèi)黏膜組織上，造成極大的危害。低產(chǎn)物毒性相比SiCl稍弱，但能夠迅速溶于水生成酸性物質(zhì)，對(duì)土壤、水體等造成危害。近年來(lái)，隨著我國(guó)環(huán)保政策的進(jìn)一步趨嚴(yán)，很多光伏制造企業(yè)對(duì)多晶硅制造環(huán)節(jié)的污染進(jìn)行控制，優(yōu)化工藝流程，但依然存在一定隱患。無(wú)論是多晶硅生產(chǎn)企業(yè)還是下游廠(chǎng)家，都很難做到處理和再利用萬(wàn)無(wú)一失，都存在SiCl等污染物泄漏的可能。雖然多晶硅生產(chǎn)企業(yè)基于環(huán)保政策，會(huì)不惜加大成本來(lái)對(duì)SiCl進(jìn)行回收再利用，但一些瀕臨倒閉或者已經(jīng)破產(chǎn)的企業(yè)，其遺棄的污染物則存在極大的泄露風(fēng)險(xiǎn)，難以合理處置。近年來(lái)，隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，國(guó)內(nèi)曾經(jīng)如雨后春筍般涌現(xiàn)的光伏企業(yè)被淘汰了一部分，這些淘汰企業(yè)所遺留的污染物很可能被非法地排出、掩埋，造成極大的危害。

1.2 光伏工程施工環(huán)節(jié)

利用光伏技術(shù)發(fā)電也需要建設(shè)相應(yīng)的工程，這會(huì)破壞植被和生態(tài)。其間需要開(kāi)挖土地，利用混凝土結(jié)構(gòu)承載相應(yīng)的構(gòu)件，施工中會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵，造成周邊空氣污染。鉆孔澆筑過(guò)程中會(huì)排出廢水、廢漿，同時(shí)會(huì)造成噪聲污染。

1.3 電路系統(tǒng)污染

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)多屬于離網(wǎng)型，其主要涵蓋太陽(yáng)能電池方陣、控制器、直流/交流逆變器、蓄電池組、電路保護(hù)器及用電器，其核心部件鉛酸蓄電池內(nèi)部的主要物質(zhì)是鉛、銻、鎘、硫酸等，毒性較大，一旦出現(xiàn)泄漏，就會(huì)對(duì)水體、土壤造成嚴(yán)重危害，難以消解。節(jié)能燈使用稀土三基色熒光粉和液體汞燈管，如果意外破裂，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成難以恢復(fù)的污染。無(wú)論是蓄電池還是節(jié)能燈，在應(yīng)用中都需要經(jīng)常更換，卻不能很好地回收，由此造成的污染難以估量。

1.4 廢棄組件污染

光伏產(chǎn)品很多以民用的形式運(yùn)營(yíng)，但使用者缺乏相應(yīng)的環(huán)保意識(shí)，光伏廢棄物包括大量組件，大多數(shù)使用者認(rèn)為其應(yīng)當(dāng)放置在垃圾桶，并沒(méi)有意識(shí)到該類(lèi)廢棄物的污染性。事實(shí)上，光伏廢棄物的污染十分嚴(yán)重，會(huì)對(duì)土壤、水體、大氣等造成不可逆的影響。此外，很多光伏設(shè)施在城市中使用，被安裝在低層建筑中，如別墅、市政建筑等，這就會(huì)對(duì)工作和生活在附近的群體造成光污染。這種光污染會(huì)損害人體的視網(wǎng)膜、虹膜等，提高白內(nèi)障的發(fā)病率，同時(shí)造成人們精神方面的障礙，如失眠、神經(jīng)衰弱等。

2 光伏行業(yè)發(fā)展的環(huán)保對(duì)策

光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向是利用太陽(yáng)能替代傳統(tǒng)石化能源，與自然和平共處，造福子孫后代。光伏產(chǎn)業(yè)多個(gè)環(huán)節(jié)存在污染，當(dāng)前應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)業(yè)鏈的角度探索光伏污染的應(yīng)對(duì)策略。

2.1 推動(dòng)多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)的零排放

多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)排放污染物的原因包括技術(shù)原因和人為原因。首先，要在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)污染物的處理和回收利用。目前，一些頭部企業(yè)已經(jīng)構(gòu)建多晶硅生產(chǎn)的閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)SiCl的回收利用，但成本較高，因此很多中小企業(yè)并不能配置該類(lèi)設(shè)施。在環(huán)保政策的高壓下，很多中小企業(yè)被行業(yè)淘汰。對(duì)于淘汰的企業(yè)，其廢棄的工廠(chǎng)應(yīng)當(dāng)在清算中由第三方環(huán)保企業(yè)或其他擁有回收利用設(shè)施的企業(yè)接手，進(jìn)行整改，以避免污染物外泄。其次，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步細(xì)化和嚴(yán)化環(huán)保政策，在多晶硅加工各個(gè)環(huán)節(jié)（從原料的輸入到產(chǎn)品的輸出、廢水廢氣的排出等）進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。在實(shí)踐中，可以借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將污染物檢測(cè)設(shè)備安裝在工廠(chǎng)的所有關(guān)鍵位置，動(dòng)態(tài)地收集數(shù)據(jù)，同時(shí)利用工廠(chǎng)周邊的監(jiān)控設(shè)施收集信息，不定期地查看，避免污染物非法運(yùn)出。通過(guò)全方位的監(jiān)管，督促多晶硅生產(chǎn)企業(yè)做到零排放。

2.2 倡導(dǎo)新技術(shù)，改變傳統(tǒng)施工方式

基于傳統(tǒng)的施工方式，光伏工程施工很難避免對(duì)周邊環(huán)境的干擾。結(jié)合光伏工程標(biāo)準(zhǔn)容易統(tǒng)一的特點(diǎn)，建議采用材料更加環(huán)保、更為智能化的3D 打印技術(shù)，使得光伏工程能夠在很短的時(shí)間內(nèi)完成，減少澆筑等環(huán)節(jié)，規(guī)避噪聲、揚(yáng)塵等污染。光伏工程布局能夠統(tǒng)一，利用3D 打印技術(shù)進(jìn)行施工更加便捷，能夠采用一個(gè)統(tǒng)一的“打印機(jī)”開(kāi)展工作，因此也降低了綜合成本。

2.3 實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的升級(jí)

在電路系統(tǒng)中，具有較大污染的是蓄電池，建議通過(guò)電池技術(shù)的升級(jí)，減少其污染性。應(yīng)當(dāng)對(duì)電池供應(yīng)商提出更高的要求，使其優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)。目前，在高容量蓄電池中，比亞迪所提出的刀片電池模式對(duì)傳統(tǒng)的碳酸鐵鋰電池進(jìn)行優(yōu)化。有必要采用該模式進(jìn)行光伏電池升級(jí)，同時(shí)持續(xù)探索新的方向，以更有效地規(guī)避其對(duì)環(huán)境的污染。當(dāng)前，要探索新型照明材料，現(xiàn)有的節(jié)能燈可多加一層透光保護(hù)罩，以避免其在破裂后污染環(huán)境。

2.4 建立封閉的光伏廢棄組件回收機(jī)制

對(duì)于光伏工程壽命結(jié)束的組件，應(yīng)當(dāng)采用生產(chǎn)者擴(kuò)展責(zé)任（EPR）履行模式，使得廠(chǎng)家負(fù)責(zé)組件的回收和處理。為防止使用的個(gè)人或小型企業(yè)負(fù)責(zé)人自行丟棄，應(yīng)當(dāng)對(duì)組件的使用人進(jìn)行實(shí)名登記，并定期對(duì)組件流向進(jìn)行排查，而使用人應(yīng)當(dāng)主動(dòng)上報(bào)光伏組件的動(dòng)向，以確保其在淘汰后被有效回收。對(duì)于光伏組件帶來(lái)的光污染，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步創(chuàng)新玻璃材料，使其能夠弱化對(duì)陽(yáng)光的反射，減少對(duì)周邊居民采光的影響。

3 結(jié)論

光伏產(chǎn)業(yè)多個(gè)環(huán)節(jié)存在污染，有必要深入研究，探索光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)策略。當(dāng)前，要積極推動(dòng)多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)的零排放，倡導(dǎo)新技術(shù)，改變傳統(tǒng)施工方式，實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的升級(jí)，建立封閉的光伏廢棄組件回收機(jī)制。