為了減少全球變暖的影響,世界上許多國家已經(jīng)開發(fā)并使用可再生能源來減少溫室氣體排放。在這方面,歐洲聯(lián)盟(EU)發(fā)揮了帶頭作用,到2020年將碳排放降低20%,這是大多數(shù)發(fā)達(dá)國家都追求的高目標(biāo)。采取的眾多選擇之一是用太陽能替代化石燃料。可以通過通過熱質(zhì)或光伏(PV)設(shè)備捕獲太陽能來產(chǎn)生電(Desideri等,2013)。根據(jù)美國能源部提交的白皮書(美國能源部,2010年),光伏技術(shù)在過去十年中已有顯著進(jìn)步,大大降低了太陽能電池的制造成本,從1990年代后期的8美元/瓦降低到了8美元/瓦。美國的公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)的價(jià)格在2010年將低于$3.50/W。歐洲($5.00/W),中國($4.42/W)和日本($5.02/W)的安裝成本與美國的公用事業(yè)規(guī)模項(xiàng)目的安裝成本相當(dāng),盡管對(duì)于小型住宅應(yīng)用而言,安裝成本通常更高(Branker等,2011)。根據(jù)Razykov等。(2011年),光伏發(fā)電市場(chǎng)目前以并網(wǎng)住宅系統(tǒng)為主(>40%)。模塊價(jià)格在$3.0–4.5/peakwatt范圍內(nèi)(系統(tǒng)價(jià)格在$5–7/W)。美國能源部預(yù)測(cè),到2015年,太陽能的成本將降低至公用事業(yè)0.06美元/千瓦時(shí),商業(yè)0.08美元/千瓦時(shí),住宅應(yīng)用0.10美元/千瓦時(shí)(Razykov等人,2011年)。這應(yīng)該鼓勵(lì)其他許多國家通過太陽能發(fā)電來補(bǔ)充其能源需求(Dincer,2011;Solangi等,2011;Wang和Qiu,2009;Tour等,2011;Liou,2010)。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)(EPIA)預(yù)測(cè),到2040年,光伏能源可能占世界電力需求的14%(Marwede和Reller,2012年)。
能源行業(yè)一直在經(jīng)歷著根本性的變化,向可再生能源采購的逐步轉(zhuǎn)變是顯而易見的。但是,并非所有看起來可持續(xù)的東西在其生命周期結(jié)束時(shí)都會(huì)保持這種狀態(tài)。至少這是有關(guān)光伏(PV)太陽能電池板的常見擔(dān)憂。它們是一種可持續(xù)的能源,僅依賴于太陽輻射,并且能夠?yàn)槲覀兊姆课莨╇?。但是,如果太陽能電池板無法有效發(fā)揮作用,會(huì)發(fā)生什么情況?
太陽能電池板的使用壽命
太陽能電池板能使用多長(zhǎng)時(shí)間?大多數(shù)人在考慮太陽能電池板時(shí)都會(huì)想到的一個(gè)問題。根據(jù)研究,太陽能電池板的使用壽命約為退役前的30年。
既然我們知道太陽能電池板可以回收利用,那么問題是它給經(jīng)濟(jì)帶來了什么其他好處(如果有的話)。顯然,將需要建立適當(dāng)?shù)奶柲茈姵匕寤厥栈A(chǔ)設(shè)施來管理將在不久的將來處置的大量光伏模塊。一旦到位,我們將目睹經(jīng)濟(jì)中的一些積極因素和新機(jī)會(huì)。
到2050年,光伏回收不僅會(huì)創(chuàng)造更多的綠色就業(yè)機(jī)會(huì),而且可回收價(jià)值約為110億英鎊。大量的涌入將使生產(chǎn)20億塊新面板成為可能,而無需投資原材料。這意味著僅通過重復(fù)使用以前使用的材料就能產(chǎn)生約630GW的能量。
由于太陽能價(jià)格的持續(xù)下降,越來越多的家庭和企業(yè)選擇投資于太陽能發(fā)電系統(tǒng)。結(jié)果,在太陽能電池回收領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。
太陽能發(fā)電板(Solar panel)是通過吸收太陽光,將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置,大部分太陽能電池板的主要材料為“硅”,但因制作成本較大,以至于它普遍地使用還有一定的局限。
相對(duì)于普通電池和可循環(huán)充電電池來說,太陽能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。
材料分類
當(dāng)前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是主要的光伏材料,其市場(chǎng)占有率在90%以上,而且在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期也依然是太陽能電池的主流材料。
多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來掌握在美、日、德等3個(gè)國家7個(gè)公司的10家工廠手中,形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。
多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。按純度要求不同,分為電子級(jí)和太陽能級(jí)。
其中,用于電子級(jí)多晶硅占55%左右,太陽能級(jí)多晶硅占45%,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,太陽能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展,預(yù)計(jì)到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級(jí)多晶硅。