光伏產業發展的環境保護策略

高 松

（宿遷市泗洪環境監測站，江蘇 宿遷 223900）

光伏產業是指將光能轉化為電能，替代傳統火電等高耗能發電方式的產業，在國家的倡導下，我國光伏產業世界領先。光伏產業以光能發電為原理，旨在保護能源安全，杜絕傳統發電方式的環境污染，但光伏元件制造、使用、淘汰的環節都可能造成一定污染，如果不能杜絕這些污染，光伏產業的發展就不具有可持續性。因此，有必要深入探討和解決光伏產業各個階段的污染問題。

1 光伏產業各環節污染

光伏產業分為多個環節，硅材料生產分為多晶和單晶兩種模式。首先生產出多晶硅棒和單晶硅棒，然后產出多晶硅片和單晶硅片，再利用多晶硅太陽能電池和單晶硅太陽能電池，分別組裝太陽能電池組件，最終得到太陽能發電集成系統。在整條產業鏈中，多晶硅材料生產環節的污染最嚴重，其次是光伏工程施工、電路系統污染、廢棄組件污染。

1.1 多晶硅生產環節

光伏產業的上游主要是多晶硅生產。目前有很多生產光伏電池的方案，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，而其他產物有SiCl、三氯氫硅（TCS）、二氯二氫硅（DCS）等，TCS 和DCS 屬于低沸產物。其中，SiCl具有較強的腐蝕性，容易吸附在人體的各類黏膜組織上，造成極大的危害。低產物毒性相比SiCl稍弱，但能夠迅速溶于水生成酸性物質，對土壤、水體等造成危害。近年來，隨著我國環保政策的進一步趨嚴，很多光伏制造企業對多晶硅制造環節的污染進行控制，優化工藝流程，但依然存在一定隱患。無論是多晶硅生產企業還是下游廠家，都很難做到處理和再利用萬無一失，都存在SiCl等污染物泄漏的可能。雖然多晶硅生產企業基于環保政策，會不惜加大成本來對SiCl進行回收再利用，但一些瀕臨倒閉或者已經破產的企業，其遺棄的污染物則存在極大的泄露風險，難以合理處置。近年來，隨著競爭的加劇，國內曾經如雨后春筍般涌現的光伏企業被淘汰了一部分，這些淘汰企業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 光伏工程施工環節

利用光伏技術發電也需要建設相應的工程，這會破壞植被和生態。其間需要開挖土地，利用混凝土結構承載相應的構件，施工中會出現揚塵，造成周邊空氣污染。鉆孔澆筑過程中會排出廢水、廢漿，同時會造成噪聲污染。

1.3 電路系統污染

現階段，國內光伏發電系統多屬于離網型，其主要涵蓋太陽能電池方陣、控制器、直流/交流逆變器、蓄電池組、電路保護器及用電器，其核心部件鉛酸蓄電池內部的主要物質是鉛、銻、鎘、硫酸等，毒性較大，一旦出現泄漏，就會對水體、土壤造成嚴重危害，難以消解。節能燈使用稀土三基色熒光粉和液體汞燈管，如果意外破裂，會對周邊環境造成難以恢復的污染。無論是蓄電池還是節能燈，在應用中都需要經常更換，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

光伏產品很多以民用的形式運營，但使用者缺乏相應的環保意識，光伏廢棄物包括大量組件，大多數使用者認為其應當放置在垃圾桶，并沒有意識到該類廢棄物的污染性。事實上，光伏廢棄物的污染十分嚴重，會對土壤、水體、大氣等造成不可逆的影響。此外，很多光伏設施在城市中使用，被安裝在低層建筑中，如別墅、市政建筑等，這就會對工作和生活在附近的群體造成光污染。這種光污染會損害人體的視網膜、虹膜等，提高白內障的發病率，同時造成人們精神方面的障礙，如失眠、神經衰弱等。

2 光伏行業發展的環保對策

光伏產業的發展方向是利用太陽能替代傳統石化能源，與自然和平共處，造福子孫后代。光伏產業多個環節存在污染，當前應當從產業鏈的角度探索光伏污染的應對策略。

2.1 推動多晶硅生產環節的零排放

多晶硅生產環節排放污染物的原因包括技術原因和人為原因。首先，要在技術上實現污染物的處理和回收利用。目前，一些頭部企業已經構建多晶硅生產的閉環，實現SiCl的回收利用，但成本較高，因此很多中小企業并不能配置該類設施。在環保政策的高壓下，很多中小企業被行業淘汰。對于淘汰的企業，其廢棄的工廠應當在清算中由第三方環保企業或其他擁有回收利用設施的企業接手，進行整改，以避免污染物外泄。其次，應當進一步細化和嚴化環保政策，在多晶硅加工各個環節（從原料的輸入到產品的輸出、廢水廢氣的排出等）進行實時檢測。在實踐中，可以借助物聯網技術，將污染物檢測設備安裝在工廠的所有關鍵位置，動態地收集數據，同時利用工廠周邊的監控設施收集信息，不定期地查看，避免污染物非法運出。通過全方位的監管，督促多晶硅生產企業做到零排放。

2.2 倡導新技術，改變傳統施工方式

基于傳統的施工方式，光伏工程施工很難避免對周邊環境的干擾。結合光伏工程標準容易統一的特點，建議采用材料更加環保、更為智能化的3D 打印技術，使得光伏工程能夠在很短的時間內完成，減少澆筑等環節，規避噪聲、揚塵等污染。光伏工程布局能夠統一，利用3D 打印技術進行施工更加便捷，能夠采用一個統一的“打印機”開展工作，因此也降低了綜合成本。

2.3 實現電路系統的升級

在電路系統中，具有較大污染的是蓄電池，建議通過電池技術的升級，減少其污染性。應當對電池供應商提出更高的要求，使其優化電池結構。目前，在高容量蓄電池中，比亞迪所提出的刀片電池模式對傳統的碳酸鐵鋰電池進行優化。有必要采用該模式進行光伏電池升級，同時持續探索新的方向，以更有效地規避其對環境的污染。當前，要探索新型照明材料，現有的節能燈可多加一層透光保護罩，以避免其在破裂后污染環境。

2.4 建立封閉的光伏廢棄組件回收機制

對于光伏工程壽命結束的組件，應當采用生產者擴展責任（EPR）履行模式，使得廠家負責組件的回收和處理。為防止使用的個人或小型企業負責人自行丟棄，應當對組件的使用人進行實名登記，并定期對組件流向進行排查，而使用人應當主動上報光伏組件的動向，以確保其在淘汰后被有效回收。對于光伏組件帶來的光污染，應當進一步創新玻璃材料，使其能夠弱化對陽光的反射，減少對周邊居民采光的影響。

3 結論

光伏產業多個環節存在污染，有必要深入研究，探索光伏產業發展的環境保護策略。當前，要積極推動多晶硅生產環節的零排放，倡導新技術，改變傳統施工方式，實現電路系統的升級，建立封閉的光伏廢棄組件回收機制。