新型太阳能电池技术对环境的影响

更高效的太阳能电池板听起来很棒。但是，如果这些新面板消耗更多有毒材料，或者它们的生产消耗大量能量怎么办?莱顿环境科学家与Fraunhofer ISE的同事在《能源与环境科学》杂志的新出版物中解决了这个多方面的问题。

更高效的太阳能电池

第一作者卡洛斯·菲利普·布兰科(Carlos Felipe Blanco)表示：“我们的研究帮助开发人员将精力集中在最有效的可持续途径上，从而实现可再生能源带来的更光明的未来。” “为了评估一项新技术对整个环境的影响，我们应该研究从生产到废物的整个生命周期。”

当前的太阳能电池板通常由硅制成。这种材料便宜且无毒，但是将阳光转化为电能不是很有效。一种更先进的太阳能电池技术(III-V /硅串联太阳能电池)在硅的顶部结合了非常薄的元素层，例如镓，铟和砷，从而使其能够从日光中产生近50%的电能。但是，这些材料中的某些材料可能比硅更具毒性，并且将它们掺入电池中需要在高温下进行处理，从而消耗大量电能。

环境影响

尚未安装使用III-V /硅电池的太阳能发电厂，因为它们仍处于早期研发阶段。Blanco解释说：“我们研究了这些先进电池生命周期各个阶段对环境的潜在影响。” 通过这种方式，研究人员发现III-V /硅电池对环境的最大影响来自必须使用发电厂的电力来制造它们。尤其是当这些发电厂仍然依靠燃烧煤炭时。“这不仅通过CO 2排放影响了气候，而且燃煤产生的有毒烟雾还以各种其他方式影响了生态系统。”

Fraunhofer ISE的Frank Dimroth补充说：“可以通过开发更具能源效率的制造工艺，当然可以通过发展更具可持续性的电力来克服这种影响。令人惊讶地注意到，新的太阳能电池技术对环境的影响依赖于今天我们如何用化石燃料发电的方式。”

研究人员进一步证实了-由于新电池的高转换效率，最终每单位发电所需的材料更少。布兰科：“这表明，不断创新的太阳能电池技术和更节能的技术可以降低太阳能电池对环境的影响。”

权衡取舍

Blanco和他的同事们依靠几种模型，这些模型考虑了许多可能的工业化场景-更具创新性或保守性。“这种精心设计的框架以及模型中前所未有的详细程度，使我们能够为技术开发人员和政策制定者提供非常具体的指导。我们发现了一些重要的事情，但我们也发现了许多起初并不重要的事情例如，在毒性或资源消耗方面，镓和砷的使用并未引起环境方面的重大关注，因为仅消耗了极少量的这些元素并将它们牢固地结合在晶体结构中。”

复杂的努力

为可持续性设计创新是一项非常复杂的工作，在新兴技术的决策背后隐藏了许多无法预料的折衷和机会成本。布兰科：“至关重要的是，我们认真，系统地思考决策的后果。这需要大量的数据和建模，但是为我们指导如何设计过程和设备以避免有害影响提供了指导。面对新技术的潜在问题，我们将来可能会错失重要机会。我们现在可以放心地说，III-V / Si串联太阳能电池有很大的潜力在将来提高转换效率。这可能导致更少的材料需求并最终降低对环境的影响。我们希望他的技术将很快成为现实。”