太陽能

 

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以下by維基

太陽能(英語:Solar energy),是指來自太陽輻射出的光和熱[需要消歧義]被不斷發展的一系列技術所利用的一種能量。

優點:

在光照充足的地區(例如:太空向陽區、海洋、海岸、空曠岩地...),太陽能的供應源源不絕,使用過程不會產生環境污染,亦不會產生溫室氣體導致地球溫室效應加劇。

太陽能電池組件可以安裝在建築物上,稱為光電一體化建築,如此太陽能電池板不僅可以在有陽光的時候產生電力,還能達到隔熱的作用,可以有效降低建築物內部的溫度,降低建築能耗;而且分散式發電的大規模停電風險較低。此外,將太陽能電池安裝於家家戶戶,可以提供大量的在地工作機會,節省社福及社會成本。

太陽能雖具有間歇性,但太陽能發電量與用電尖峰需求呈現正相關,許多電力公司需要興建只在尖峰時間發電的電廠,這種電廠的成本較高,以太陽能取代此類發電廠,很早就具有經濟效益。

太陽能的成本下降速度很快,在許多情況已經達到電網平價。

北非那些高輻射又乾旱到無法種出農作物的沙漠國家,可以在空閒用地放置台陽能板把剩下的太陽能賣給電力公司,達到賺錢的效果(不過對於其他國家,太陽能使用不能影響到農業及生態)。

缺點:

目前利用太陽能的各種技術都具有成本高的缺點,因此首期資本投資不菲;不過近來這已經不是問題,因為全球有太多找不到投資標的的資金,而且整體壽命週期來看,太陽能已經在許多情況下達到電網平價,因此可以把過多的游資投入太陽能等再生能源。

在許多陰雨綿綿或是日照短的地區,投資報酬率較低。

除非有大量的太陽能板或更成熟的太陽能技術,不然目前仍然難以產生大量電源供給使用是其缺點。

除此之外,太陽能電池板壽命有限。大約是10-30年。而生產時所需使用的大量矽、鍺、硼可能會造成其他方面的污染,需妥善管控處理。

汙染:

以下by商業週刊2014的文章

產生太陽能電池的技術有很多種,但大部分都是從石英砂開始,先不說之後的提煉,光從礦山中挖取石英砂,就是從古至今對健康危害最深的職業之一,會讓礦工染上矽肺病(silicosis)。

石英砂挖掘出來後,會透過電弧爐將石英砂還原成冶金級的矽(Metallurgical Grade Silicon, MGS),大多用於煉鋼,在這一階段中,需要輸入大量的能源來保持電弧爐的高溫,而所產生的二氧化碳與二氧化硫,對施作人員與環境危害較輕。

下一階段則是將冶金級的矽精煉,除去內部的雜質,讓矽的純度更高,精煉過程包括將氫氯酸(hydrochloric acid)加入冶金級的矽,進行氯化反應生成三氯氫矽(trichlorosilanes),之後加入氫氣進行一次性還原產生高純度的多晶矽(polysilicon),在整個過程中最多有25%的三氯氫矽會轉化為多晶矽,同時伴隨非常毒的附產品四氯化矽(silicon tetrachloride)產生,估計每生產一噸的多晶矽,會有3~4噸的四氯化矽。

大部分的製造商會將四氯化矽回收再利用,因為所消耗的能源會比從最原始的原料(二氧化矽)來的少,所以回收四氯化矽能省錢;但這些設備需要花費上千萬美元,因此一些業者會直接將附產品排放掉。當這種具強腐蝕性的有毒液體遇到潮濕空氣會馬上分解成矽酸和劇毒氣體氯化氫,會刺激人體眼睛、皮膚與呼吸道刺激,遇上星火則會爆炸,用於傾倒或掩埋四氯化矽的土地將變成不毛之地,樹木和草都無法生長。

污染並非只到多晶矽就停止,從多晶矽到真正的太陽能電池還需要透過長晶爐生成晶棒,再切割成晶圓或晶片,這些過程都需要危險的化學物質來處理,例如製造商需要用氫氟酸(hydrofluoric acid)來清洗晶圓,除去因鋸切所受到的傷害,或是磨平晶圓表面,以增加聚光能力。但氫氟酸是一種具有強烈腐蝕性的物質,若接觸到未受保護的工人,會破壞人體組織並侵蝕骨頭,因此必須妥善處理。

氫氟酸污染問題也層出不窮,但這個威脅也有機會解決,羅門哈斯電子材料(Rohm & Haas Electronic Materials)已確認能用氫氧化納取代氫氟酸,氫氧化納雖然也具有腐蝕性,但較容易處理,對操作者而言危險性也較低。

目前超過90%的太陽能電池使用多晶矽,然而近幾年多晶矽材料出現短缺,使得部分業者轉向投入薄膜太陽能電池,它的優勢在於製造成本更低,使用的能源與材料更少,未來若轉換率能進一步提升,有望與多晶矽相匹敵。除了上述的優點,薄膜太陽能電池可在價格低廉的玻璃、塑膠或不鏽鋼基板上蒸鍍非晶矽薄膜,而不需從矽晶棒切割而來,因此產生的廢棄物較少,也無須使用複雜的電弧爐,但這不代表薄膜太陽能電池不會造成環境污染。

薄膜太陽能電池的主要技術以非晶矽(a-Si)太陽能電池為最大宗,碲化鎘(CdTe)太陽電池產量成長最快,銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池則深具成長潛力,其中碲化鎘太陽電池由五層結構組成,其中一層為硫化鎘(CdS),另一層為碲化鎘(CdTe);銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池主要材料為銅銦鎵硒,但也含有硫化鎘,這兩種電池都使用重金屬鎘的化合物,它是惡名昭彰的致癌物質,長期暴露可能導致腎臟疾病、肺損傷與骨骼脆弱。

水則是另一個問題,在太陽能電池製造的過程中,必須用到很多水,包括冷卻、化學處理和空汙防治,最大的需求來自安裝與使用時的清洗,公共事業規模在230~550 百萬瓦(megawatt)範圍內的能源計畫,在施工期時每年需耗費15億升的水來進行粉塵控制,運轉時每年需要2,600萬升的水來清洗太陽能板,但這些用水量仍遠低於冷卻火力和核能發電廠所需要的用水。

以下byTVBS2016的新聞

台灣太陽能廠每個月產生34千噸的廢砂漿,黑麻麻的廢砂漿還散發出金屬刺鼻味,很難想像這是製造太陽能板的原料矽晶圓,透過業者回收廢砂漿的展示工廠,可以看到至少要經過3道清洗的手續,才能將廢砂漿其中的有毒物質乙二醇和聚乙二醇給分離出來,這些物質如果流入土壤或水源,就可能對人體造成傷害。

目前台灣太陽能廠,廢砂漿真正有合法處理的不到1成,剩下的9成都到哪去了?業者私下透露,傾倒地點包括桃園大園、苗栗、彰化、雲林虎尾、高雄、屏東、台東擴及7個縣市之多,只是沒被舉發,業者也說這些廢棄矽沙,其實還能夠再利用。

 

延伸閱讀:輻射冷卻系統空氣汙染的影響玻璃磚建材

 

 

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