打破！光伏组件“毒性”谣言？

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美国政府资助的一家研究实验室表示，对太阳能光伏组件的毒性和废弃物的过时误解，包括关于主流光伏电池板中有毒物质的错误信息，正在阻碍这项技术的采用。

美国国家可再生能源实验室(NREL)循环经济和光伏可持续性研究员Heather Mirletz告诉PV Tech Premium，围绕光伏组件毒性的最普遍担忧可能很快就会变得无关紧要。人们担心铅会从太阳能电池板的焊点中渗出，以及组件背板中可能存在的所谓“永久化学物质”全氟和多氟烷基物质(PFAS)。

然而，近年来，光伏组件两侧都覆盖玻璃的双面组件已成为趋势，从而不再需要背板。此外，一些制造商甚至欧洲当局已完全放弃了在光伏焊接中使用铅的做法。

然而，光伏行业需要加强沟通，以解决决策者的担忧。去年，几位NREL作者和DNV的一位作者合作，发表了论文《对光伏组件毒性和废物的毫无根据的担忧正在减缓脱碳》，旨在消除对光伏废物的误解。

该论文强调，在光伏组件使用寿命估计为12年时，对未来大量光伏废物的过时计算仍在持续，尽管现代光伏组件的使用寿命已超过35年。

这种改变叙事的数据尚未得到有效传播，但它可能是太阳能行业对抗持续存在的负面看法和有关未来废物流影响的错误信息的有价值工具。 专业的光伏回收商在光伏组件回收方面取得了持续的进展，目前可以回收组件价值的95%以上。

尽量减少有毒煤灰和含油污泥

能源专家设定了到 2050 年全球太阳能光伏部署量达到 75TW 的目标，以便有机会将全球气温上升限制在 1.5 摄氏度以内。

基于这一目标，NREL计算出，全球燃煤在短短一个月内产生的有毒煤灰量相当于35年（2016-2050年）预期的光伏组件废物总量。此外，原油生产中有毒含油污泥的体积将远远超过光伏废物的体积。

上图将化石燃料、塑料和市政垃圾产生的废物量与到 2050 年预计的光伏组件废物量进行了比较。图片来自NREL的论文《对光伏组件毒性和废物的毫无根据的担忧正在减缓脱碳》。

最好的情况估计到2050年将产生5400万吨光伏废料，假设组件的使用寿命为40-42年；最坏的情况估计将产生1.6亿万吨光伏废料，假设组件的使用寿命为20-25年。

然而，美国光伏回收商Solarcycle的首席运营官Jessie Simons去年告诉PV Tech Premium，组件的使用寿命比预期的要短，平均使用寿命仅为15年。

尽管如此，NREL的计算显示，即使在最坏的情况下，即组件使用寿命较短的情况下，产生的废物量与继续使用化石燃料相比仍然微不足道。

当被问及为什么该行业没有有效地传达这些发现时，Mirletz表示，化石燃料与可再生能源废物之间的比较并不显而易见。像煤炭灰烬和市政废物等已建立的废物流往往没有得到足够的关注，因为人们通常只有在发生重大事件时才会想到它们。

反之，太阳能光伏作为一种相对较新的废物流，自然会受到更多的关注。虽然该行业目前是否负责任地管理光伏废物还有待商榷，但有明确的途径可以有效地做到这一点。

因此，确保在全球范围内为未来几十年内将要退役的数吉瓦的组件做好回收基础设施准备，并加强当前的追溯流程(这些流程往往不足)，这是至关重要的。

神秘的有毒清单

长期以来，一直存在着广泛而毫无根据的说法，即太阳能组件含有对人体健康有害的材料。例如，砷、镓、锗和六价铬已被美国几个州卫生部门网站列为太阳能组件中的组成部分，尽管占市场 99% 以上的两种主要组件技术不含这些材料。

各州政府网站中反复出现的类似措辞表明，最初的一份错误信息表可能导致了广泛的误传。

NREL论文的作者不确定这些说法的确切来源，但对每种材料都提出了几个假设。例如，早期的看法可能受到维基百科文章的影响，这些文章在某个时间点错误地将这些材料列为太阳能电池板的组成部分。

含有镓和砷的砷化镓太阳能电池在硅基光伏技术普及之前就已经存在，但它们仅用于高效航空航天应用和其他一些利基领域。Mirletz认为，对维基百科页面的肤浅阅读可能会导致一种错误的信念，即砷化镓技术用于标准的屋顶或地面光伏系统，但事实并非如此。

同时，锗被用于一些从未大规模生产的非晶硅组件中。作者也在努力弄清楚为什么六价铬会错误地与现代太阳能组件联系在一起，他们假设可能是与二十世纪七十年代的太阳能热板混淆了。当时，六价铬可能在小型实验室实验中被用来在用于加热水的管子上形成黑色涂层。

“这与光伏技术和半导体无关，”Mirletz证实道，他不排除公众中的一些误导性信息是由“不良行为者”传播的可能性，他们没有考虑到光伏行业的最佳利益。

“没有证据”证明永远存在化学物质

PV 背板由各种塑料制成，由于氟聚合物具有抵抗户外环境的能力，因此经常在背板中使用这种材料。Mirletz指出，许多花园草坪家具都是由与氟聚合物类似的材料制成的。

事实上，太阳能产品中存在永久化学物质的想法引发了人们对它们在光伏背板中存在的担忧，但一些含氟聚合物制造工艺的专有性质意味着尚不清楚是否涉及PFAS。

虽然作者正在积极寻求更多信息，但Mirletz指出，到目前为止，还没有证据表明光伏组件中存在PFAS，也没有任何迹象表明光伏中使用的含氟聚合物会渗入水源。

为了进一步缓解人们的担忧，随着双面双玻封装变得越来越普遍，特别是在大型地面电站安装中，该行业正在逐步停止使用背板。

先导化合物检测面临的挑战

铅在光伏组件铜导体表面的薄涂层中大约占33%，人们对太阳能组件中的铅渗漏问题普遍感到担忧。然而，计算渗漏潜力具有挑战性。

用于测量渗漏的“毒性特性浸出程序”(TCLP)最初是为不同的标准和产品而设计的。TCLP涉及将光伏组件的一部分放入模拟酸雨效果的渗滤液中，并测量铅或其他有毒物质的渗漏量。这是有问题的，因为光伏组件是异构的，因此测试可能集中在铅浓度高的焊点上，或者完全没有铅的部分。

“到目前为止，进行一致且可重复的 TCLP 测试非常具有挑战性，”Mirletz 说。“有时它会通过，有时它会失败，没有任何明显的规律可循，我们没有一个好的标准来抽样一个组件。”

随着一些制造商正在转向无铅产品，这些担忧可能很快就会过时，而欧洲当局正在制定逐步淘汰铅的强制性规定。

“这绝对是人们想要摆脱的东西，”Mirletz补充道。

也有针对被冰雹砸裂后再经雨水侵蚀的组件的测试。在封装层之后，有一层玻璃板，然后是另一层透明塑料板，通常是乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)制成的，与制作Crocs的材料相同。在组件中，EVA用于防止水分进入。

“所以即使你把组件砸碎了，它仍然有一层非常坚固的封装层，可以作为环境缓冲层，将它与雨水隔离开来，”Mirletz说。

尽管作者们没有进行酸雨和渗漏测试，但大多数研究表明，只有在组件被磨成细粉的情况下才会出现显著的铅渗出。

但是，上下文数据可以再次支持光伏。任何含有印刷电路板 (PCB)的电子废物 (e-waste)，例如笔记本电脑，其铅含量都比光伏组件高得多。Mirletz的研究发现，平均而言，电子废物的铅含量约占其重量的5%，而光伏组件中的铅含量不到0.1%。

这些发现同样适用于占全球太阳能市场3%的碲化镉(CdTe)组件。对于CdTe组件中的镉层也有类似的担忧，但碲和镉在CdTe模块中的占比不到0.1%。

回收基础设施就足够了吗？

虽然废物管理对于确保低毒性至关重要，但全球太阳能回收基础设施仍处于起步阶段。然而，Mirletz对此持乐观态度，他指出，太阳能行业正开始解决报废问题，并在“大约正确的时间”加大努力，同时采取必要的研发举措。

PV Tech Premium还与Solarcycle和PV Cycle(一项基于欧盟的太阳能组件回收计划)进行了令人鼓舞的访谈。

除了支持像 Solarcycle 这样的新进入者外，还需要进行改进，以促进更多的研究、开发和未来的可扩展性。目前，整个回收生态系统面临着挑战例如，将废物倾倒在垃圾填埋场仍然比回收更便宜。

Mirletz解释说，NREL论文的最初目标是“消除人们对光伏废料即将出现并成为每个人后院的问题的担忧”。她强调说，光伏行业正在适时加大努力，研发工作也应继续得到支持。

抵制错误信息

“我很希望能看到更多人提出好问题，并得到可靠的事实来解答这些问题，”米雷茨说。

她指出，在网上很容易找到误导性信息，这可能导致不必要的担忧和广泛的错误信息。

例如，一些地方政府已与NREL接洽，寻求有关太阳能组件潜在毒性以及其材料是否可能渗入环境的专业知识。

Mirletz强调了在讨论这些问题时背景的重要性。我们不应该仅仅关注太阳能电池板产生的废物，而应该强调部署太阳能发电能显著减少废物和毒性，尤其是与原油开采产生的油性污泥或化石燃料燃烧产生的煤灰相比。

她把这描述为在继续走同一条问题重重的道路和踏上一条全新的、毒性更小的道路之间做出选择。虽然新的道路可能令人感到害怕，因为它是陌生的，但它最终会带来更好的、毒性更小的结果。

最终，NREL论文指出，如果不完全过渡到可再生能源，化石燃料产生的有毒煤灰和含油污泥废物将分别是光伏组件废物的300-800倍和2-5倍。

“在跳出来看这些耸人听闻的头条新闻之前，先把事情放到具体的情境中去考虑是一个很好的方法，”Mirletz说。“在你掌握事实之前，不要惊慌。”

来源：PV-Tech

20240423：

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