據(jù)估計(jì),在國(guó)外,每千克太陽(yáng)能級(jí)多晶硅會(huì)產(chǎn)生10千克～15千克四氯化硅,通過(guò)氫化還原閉環(huán)工藝循環(huán)后,四氯化硅的排放量仍然高達(dá)5千克～l0千克。按10千克來(lái)算,2010―2011年就算只有50%的計(jì)劃產(chǎn)能實(shí)現(xiàn),會(huì)有近80萬(wàn)噸的四氯化硅產(chǎn)出。屆時(shí)由四氯化硅引發(fā)的的環(huán)境污染難道還由政府和公眾埋單么?
　　
　　抽言:“外包”人員多數(shù)是依靠偷倒的方式來(lái)處理四氯化硅。各地調(diào)查表明,多晶硅企業(yè)倒貼錢(qián)將四氯化硅“外包”給這些人員,往往造成四氯化硅污染在空間范圍上的大面積轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。
　　
　　在當(dāng)今油價(jià)飛漲、地緣政治不穩(wěn)定、環(huán)境污染和全球氣候變暖的背景下,越來(lái)越多的國(guó)家將新能源作為能源發(fā)展的重點(diǎn),力圖尋求充足、價(jià)廉、安全的能源以及更加有效的使用方式,以滿(mǎn)足社會(huì)需求并支持本國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
　　新能源不用燃油燒煤,不排放二氧化硫、二氧化碳等氣體,非常環(huán)保而且前景無(wú)限。以光伏為例,其發(fā)電過(guò)程不消耗資源,不排放溫室氣體,不存在機(jī)械磨損,發(fā)電設(shè)備既能安裝在無(wú)水的荒漠地帶,也可安裝在城市的屋頂和墻面。太陽(yáng)能更是取之不盡,用之不竭,光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量也高達(dá)26%,沒(méi)有資源短缺和耗盡問(wèn)題……這些都給新能源套上了“救世主”的光環(huán)。
　　但是,如果開(kāi)發(fā)利用新能源的設(shè)備在其生產(chǎn)過(guò)程和回收處理中污染嚴(yán)重,要再讓人相信新能源無(wú)污染就強(qiáng)人所難了。盡管太陽(yáng)能光伏是新能源,但其原料多晶硅的生產(chǎn)過(guò)程卻高能耗、高污染。據(jù)了解,生產(chǎn)多晶硅會(huì)產(chǎn)生四氯化硅等劇毒污染物,同時(shí),從生產(chǎn)工業(yè)硅到太陽(yáng)能電池的全過(guò)程綜合電耗約220萬(wàn)千瓦時(shí)/兆瓦。而我國(guó)太陽(yáng)能電池98%用于出口,相當(dāng)于大量輸出緊缺的能源。因此,截至目前為止,我們?cè)诔袚?dān)太陽(yáng)能電池的環(huán)境以及能源成本的時(shí)候,幾乎并沒(méi)有享受到太陽(yáng)能發(fā)電的綠色和便捷。
　　
　　多晶硅電池污染嫌疑
　　
　　惹人愁:生產(chǎn)技術(shù)不過(guò)關(guān)
　　晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料,占據(jù)了全球光伏發(fā)電市場(chǎng)85%左右的份額,在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期也依然是太陽(yáng)能電池的主流材料。單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無(wú)定形硅,然后從其熔體中生長(zhǎng)出棒狀單晶硅。因此,多晶硅可以說(shuō)是整個(gè)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的“命脈”。
　　按純度要求不同,多晶硅分為電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)。在光伏產(chǎn)業(yè)中,多晶硅的生產(chǎn)工藝主要有西門(mén)子法/改良西門(mén)子法、硅烷熱分解法、流化床法以及區(qū)域熔煉法。其中,采用改良西門(mén)子法供應(yīng)的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占全球太陽(yáng)能級(jí)多晶硅供應(yīng)量的70%～80%。目前,國(guó)內(nèi)絕大部分多晶硅生產(chǎn)都采用改良西門(mén)子技術(shù)的第一代工藝,這種高耗能工藝最后形成的產(chǎn)品有兩種:高純硅和四氯化硅。
　　技術(shù)瓶頸使四氯化硅成為多晶硅產(chǎn)業(yè)的老大難問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)際上回收或處理四氯化硅主要有3條途徑,但都不是特別成功。例如,在生產(chǎn)過(guò)程中增加氫化車(chē)間,對(duì)四氯化硅進(jìn)行循環(huán)利用。這種方法在國(guó)外處理得不錯(cuò),但四氯化硅并不能完全有效地解決,轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到34%;國(guó)內(nèi)因?yàn)榧夹g(shù)不過(guò)關(guān),轉(zhuǎn)化率更低,沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化的價(jià)值。因此,國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)四氯化硅的處理處置很成問(wèn)題。
　　引人憂(yōu):產(chǎn)能過(guò)剩
　　 自2005年始,在強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求拉動(dòng)下,多晶硅市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)走高,從2005年的66美元/千克一路暴漲到2008年初的450美元/千克。據(jù)學(xué)者不完全統(tǒng)計(jì),在高額的行業(yè)利潤(rùn)的刺激下,國(guó)內(nèi)多晶硅項(xiàng)目也在2007年前后集中上馬,產(chǎn)能呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。這些項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)間集中在2007和2008年,量產(chǎn)時(shí)間集中在2010年和2011年,設(shè)計(jì)產(chǎn)能合計(jì)將達(dá)到153900噸(不完全統(tǒng)計(jì))。據(jù)估計(jì),在國(guó)外,每千克太陽(yáng)能級(jí)多晶硅會(huì)產(chǎn)生10千克～15千克的四氯化硅,通過(guò)氫化還原閉環(huán)工藝循環(huán)后,四氯化硅的排放量仍然高達(dá)5千克～l0千克。如果國(guó)內(nèi)按10千克來(lái)算, 2010―2011年就算只有50%的計(jì)劃產(chǎn)能實(shí)現(xiàn),也會(huì)有近80萬(wàn)噸的四氯化硅產(chǎn)出。這么多的四氯化硅如何處置?屆時(shí)由四氯化硅所引發(fā)的的環(huán)境污染問(wèn)題難道還是由政府和公眾埋單么?
　　同時(shí),多晶硅是高耗能產(chǎn)業(yè),按國(guó)內(nèi)平均水平,生產(chǎn)1千瓦的太陽(yáng)能電池需要10千克多晶硅,耗電5800～6000度,為世界先進(jìn)水平的2～3倍。于是電耗成為多晶硅生產(chǎn)的重要成本。我國(guó)中西部地區(qū)有著豐富的煤電、水電資源,受低廉電價(jià)的吸引,近年來(lái)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始逐漸向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移。數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)東、中、西部多晶硅計(jì)劃產(chǎn)能依次遞增,西部比東部和中部的總和還多4500噸。2009年1月的《中國(guó)國(guó)家地理》指出,西南地區(qū)建立在廉價(jià)水電基礎(chǔ)上的高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)已給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和社區(qū)帶來(lái)了嚴(yán)重影響,這些產(chǎn)業(yè)當(dāng)中就有多晶硅。
　　
　　薄膜太陽(yáng)能電池陷重金屬污染質(zhì)疑
　　
　　從當(dāng)前國(guó)際太陽(yáng)電池的發(fā)展過(guò)程中看,其趨勢(shì)大致為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料。而最后的“薄膜材料”(薄膜電池)正是業(yè)內(nèi)對(duì)以單晶硅和多晶硅為主原料的太陽(yáng)能電池的更新?lián)Q代。據(jù)了解,目前國(guó)際上進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種,分別是硅基薄膜太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池(CdTe)。國(guó)內(nèi)企業(yè)主要在做前兩種,而后一種技術(shù)被美國(guó)First Solar公司所壟斷。
　　雖然薄膜太陽(yáng)能電池具有生產(chǎn)成本低、污染小等顯著特點(diǎn),而且一些薄膜電池中已經(jīng)徹底放棄了對(duì)多晶硅的應(yīng)用,從而解決了多晶硅生產(chǎn)中存在的污染問(wèn)題,但薄膜太陽(yáng)能電池還必須面對(duì)外界對(duì)重金屬污染的質(zhì)疑。例如,碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池中的鎘污染。該種電池在美國(guó)得以推廣,是因?yàn)镕irst Solar公司提供了全套的回收模式,并成立了專(zhuān)項(xiàng)基金,保證每一塊電池組件在到達(dá)使用壽命后能夠由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行回收處理,但國(guó)內(nèi)是否有這樣的監(jiān)管環(huán)境和機(jī)制,企業(yè)是否也已建立了這樣的回收模式呢?按照目前國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)與地方簽訂投資協(xié)議,在批或在建的G級(jí)甚至10G級(jí)規(guī)模的薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)電項(xiàng)目,在享受“零”碳排放和清潔能源的時(shí)候,會(huì)造成多少重金屬污染呢?
　　此外,當(dāng)前各地積極開(kāi)展的太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目,不僅缺乏常年充足的陽(yáng)光資源,也缺乏充足的土地供應(yīng)。如果不是在沙漠之類(lèi)的生態(tài)系統(tǒng)薄弱區(qū)開(kāi)展,很有可能人為造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的退化,形成人工沙漠,因?yàn)樘��?yáng)能光伏發(fā)電與植物爭(zhēng)搶太陽(yáng)光。如果這樣的項(xiàng)目成功運(yùn)營(yíng),所造成的脆弱的生態(tài)系統(tǒng)和多少城市的“宜居城市”口號(hào)會(huì)有矛盾呢?
　　
　　污染解除關(guān)鍵
　　
　　在新能源的開(kāi)發(fā)利用中產(chǎn)生的污染,其實(shí)都是可以解決的,這些新能源都能做到環(huán)境友好。未來(lái)多晶硅的生產(chǎn)必然是向低成本、低污染、副產(chǎn)物可循環(huán)利用,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)短的方向發(fā)展,解除污染的關(guān)鍵在于以下幾個(gè)方面。
　　重視關(guān)鍵替代技術(shù)的研發(fā)
　　生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后,是我國(guó)多晶硅行業(yè)面臨的一大難題。我國(guó)企業(yè)普遍采用改良西門(mén)子法等生產(chǎn)技術(shù),相比歐美國(guó)家的先進(jìn)技術(shù),還有較大差距。
　　技術(shù)劣勢(shì)帶來(lái)過(guò)高的生產(chǎn)成本。我國(guó)企業(yè)的生產(chǎn)成本普遍在70～100美元/千克,而技術(shù)領(lǐng)先的歐美企業(yè),生產(chǎn)成本僅為25～30美元/千克。國(guó)際市場(chǎng)多晶硅價(jià)格從最高的450美元/千克左右,“跳水”至如今的60美元/千克左右,當(dāng)歐美企業(yè)仍有高額利潤(rùn)可賺時(shí),我國(guó)多晶硅企業(yè)已經(jīng)難以承受價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。
　　雖然我國(guó)多晶硅產(chǎn)能過(guò)剩,但由于生產(chǎn)工藝成熟度和穩(wěn)定性差,我國(guó)許多光伏企業(yè)卻“不敢”購(gòu)買(mǎi)國(guó)內(nèi)的多晶硅產(chǎn)品,還大量依賴(lài)進(jìn)口。
　　提高全行業(yè)的技術(shù)水平,進(jìn)而提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力,是多晶硅行業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在美、日、德3個(gè)國(guó)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。由于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)先進(jìn)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)格封鎖,加大研發(fā)投入、重視關(guān)鍵替代技術(shù)的研發(fā)成為我們的唯一選擇。
　　解決企業(yè)缺乏環(huán)境責(zé)任的問(wèn)題
　　其實(shí),除了技術(shù)瓶頸外,多晶硅企業(yè)缺乏環(huán)境責(zé)任是造成該問(wèn)題的另一主要原因。氫化車(chē)間可以降低四氯化硅的一部分毒性,但據(jù)專(zhuān)家測(cè)算,增加了氫化車(chē)間的多晶硅企業(yè),其生產(chǎn)成本將提高30%左右。
　　為了保持在市場(chǎng)上產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)大多數(shù)的多晶硅企業(yè)沒(méi)有增加氫化車(chē)間對(duì)四氯化硅進(jìn)行無(wú)害化處理,而一般采取以下兩種方式處理:一是在廠區(qū)建立專(zhuān)門(mén)的儲(chǔ)罐片區(qū)存放四氯化硅;二是干脆深埋、亂倒,或者貼錢(qián)將四氯化硅“外包”給不法人員,任其處理。
　　對(duì)于前一種處理方式而言,據(jù)前文的分析,將產(chǎn)生近80萬(wàn)噸的四氯化硅,這意味著多晶硅生產(chǎn)企業(yè)必須具備足夠的場(chǎng)地和容器才能儲(chǔ)藏日益增長(zhǎng)的四氯化硅。從目前情況看,部分企業(yè)在缺乏這些條件和有效監(jiān)管的情況下,就會(huì)將難以?xún)?chǔ)存的四氯化硅就地深埋。較之于容器儲(chǔ)存,這是一種低成本儲(chǔ)存方式。但由于四氯化硅的強(qiáng)腐蝕性和急毒性,將造成周邊土壤和地下水系的毀滅性污染。
　　對(duì)于后一種方式而言,“外包”人員多數(shù)是依靠偷倒的方式來(lái)處理四氯化硅。各地調(diào)查表明,多晶硅企業(yè)倒貼錢(qián)將四氯化硅“外包”給這些人員,往往造成四氯化硅污染在空間范圍上的大面積轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。
　　因此,促使多晶硅企業(yè)的環(huán)境信息公開(kāi)、加強(qiáng)媒體、公眾和非政府組織等的監(jiān)督,給地方政府和多晶硅企業(yè)以輿論壓力,因而具有打破地方政府依賴(lài)、激活組織互動(dòng)的“鯰魚(yú)效應(yīng)”,使多晶硅企業(yè)不得不考慮污染行為的后果,實(shí)現(xiàn)利益相關(guān)者之間的利益平衡。
　　解決地方政府缺乏環(huán)境責(zé)任意識(shí)的問(wèn)題
　　除了企業(yè)缺乏環(huán)境責(zé)任外,一些地方政府同樣缺乏環(huán)境責(zé)任意識(shí)。多晶硅是一個(gè)研發(fā)投入大、工業(yè)增長(zhǎng)率高、產(chǎn)業(yè)層次高的行業(yè)。1000噸級(jí)的多晶硅項(xiàng)目至少需要10億元投資,這會(huì)增加地方GDP和財(cái)政收入,也有利于官員實(shí)現(xiàn)政績(jī)提升。在這種情況下,地方政府規(guī)制的動(dòng)力減弱,一些官員甚至成了多晶硅的代言人,河南某市就出現(xiàn)了環(huán)保官員帶頭跑環(huán)評(píng)的現(xiàn)象。
　　在全球發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下,新能源成為越來(lái)越熱的話題。其中關(guān)注最多的包括風(fēng)能、太陽(yáng)能等的利用,這些能源的利用方興未艾,投資前景看好。但面對(duì)任何一項(xiàng)新技術(shù)或新能源的利用,我們都應(yīng)該本著科學(xué)的態(tài)度,從正反兩個(gè)方面全面看待,合理開(kāi)發(fā)、合理利用,使新能源和新技術(shù)真正造福于人類(lèi)。
　　
　　鏈接1:
　　四氯化硅是多晶硅生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物,目前不是典型的化工原料。它是一種腐蝕性極強(qiáng)、難以保存的有毒液體,具有急毒性,遇潮濕空氣即分解成硅酸和劇毒氣體氯化氫。四氯化硅的濃度即使很低也會(huì)使人出現(xiàn)咳嗽、胸悶、頭暈等癥狀,高濃度的四氯化硅會(huì)引起角膜混濁、皮膚組織壞死,引發(fā)呼吸道炎癥甚至肺水腫。由于四氯化硅不能自然降解,如果將四氯化硅傾倒或掩埋,水體將會(huì)受到嚴(yán)重污染,土地會(huì)變成不毛之地。
　　
　　鏈接2:太陽(yáng)能利用
　　全球太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)量為6000億千瓦,我國(guó)太陽(yáng)能資源也非常豐富,目前對(duì)太陽(yáng)能的直接利用主要有熱利用和光利用,且主要用于發(fā)電。其中,光伏發(fā)電近年來(lái)發(fā)展最快,政府大力扶持和光伏發(fā)電系統(tǒng)成本不斷下降是其高速發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素。
　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成太陽(yáng)能電池,將照射到太陽(yáng)能電池上的太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能的固態(tài)發(fā)電技術(shù)。目前主要有晶體硅和薄膜兩種太陽(yáng)能電池技術(shù)。晶體硅電池優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、轉(zhuǎn)換效率高(14%～22%)、應(yīng)用廣泛。薄膜電池是在低成本的玻璃、塑料、不銹鋼等基板上沉積形成很薄的感光材料從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,優(yōu)點(diǎn)是成本低、弱光性能較好;缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率低(5%～11%)、技術(shù)復(fù)雜、良品率較低、穩(wěn)定性不高。
　　
　　陳平:《環(huán)境保護(hù)》雜志記者

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