太陽能級多晶硅的生命周期評價.pdf

1、太陽能級多晶硅是太陽能電池的核心原料，尤其組成的太陽能光伏系統(tǒng)可將太陽能通過光伏效應轉換為電能。太陽能發(fā)電是物理過程，不產生環(huán)境污染物，屬于清潔能源。太陽能級多晶硅也被視為環(huán)保產品，其產業(yè)鏈不斷的發(fā)展壯大。但在太陽能級多晶硅的原材料制取、生產等過程中，不可避免的會產生環(huán)境污染物。同時，國內太陽能級多晶硅產業(yè)相關的環(huán)保技術政策和規(guī)范缺失，行業(yè)污染防治技術指南等還處于研究階段。生命周期評價作為環(huán)境管理工具，被廣泛的應用于工業(yè)產品的環(huán)境影響研

2、究。因此，本文將生命周期評價技術方法運用于太陽能級多晶硅生命周期環(huán)境影響研究，旨在量化計算并評價其環(huán)境影響，為企業(yè)管理者和環(huán)保行政管理部門提供相關參考和建議。
　　 首先，論文對國內太陽能級多晶硅的產業(yè)現(xiàn)狀和生命周期評價的應用現(xiàn)狀進行了分析，構建了太陽能級多晶硅的生命周期評價模型，確定了評價的技術框架。調查收集了太陽能級多晶硅生命周期各過程企業(yè)的實際生產數(shù)據(jù)，進行了生命周期數(shù)據(jù)清單分析，通過對具體清單數(shù)據(jù)的分析，將太陽能級多晶硅

3、的生命周期主要環(huán)境影響歸結為資源消耗、能源消耗、臭氧層破壞、全球變暖影響、酸化影響、水體富營養(yǎng)化影響、水質影響、氣溶膠影響、固廢排放（填埋空間消耗）和慢性公眾健康影響共10個影響類別。
　　 其次，論文確定了各類環(huán)境影響的特征化方法和計算模型。經過計算得出:1kg太陽能級多晶硅的生命周期環(huán)境影響為:資源消耗(RU):4.02kg硅石;能源消耗(EN):105.00kgce（標準煤）;全球變暖潛值(GWP):102.00kgCO2

4、;臭氧層消耗潛值(ODP):0.0161kgCFC-11;酸化潛值(AP):1.84kgSO2;水體富營養(yǎng)化潛值(EU):0.007kgPO4-;水質影響(WQ):0.05kgCOD;氣溶膠影響(PM):0.00017kg粉塵;填埋空間消耗(SW):0.00132m3;慢性公眾健康影響(HTI):112.00kg（非致癌有毒物）。同時，通過對太陽能級多晶硅生命周期各過程環(huán)境影響的數(shù)據(jù)分析，明確了太陽能級多晶硅生命周期各類環(huán)境影響的主要貢

5、獻過程。
　　 再次，通過層次分析法（AHP），計算了各類環(huán)境影響的權重。經計算，各類環(huán)境影響的權重值分別為:資源消耗(RU)0.283，能源消耗(EN)0.206，全球變暖影響(GWP)0.144，水質影響(WQ)0.096，水體富營養(yǎng)化影響(EU)0.096，慢性公眾健康影響(HTI)0.064，氣溶膠影響(PM)0.044，酸化影響(AP)0.030，固體廢棄物(SW)0.022，臭氧層消耗(ODP)0.016。并通過量化

6、模型的運用，計算得1kg太陽能級多晶硅的生命周期綜合環(huán)境影響為44.7。同時，論文運用相對環(huán)境影響評價模型，得出國內太陽能級多晶硅的生命周期各過程的環(huán)境影響排序為:太陽能電池片生產＞工業(yè)硅制?。咎柲芗壎嗑Ч枭a＞多晶硅片生產＞硅石開采＞太陽能電池組件生產。
　　 最后，通過對太陽能級多晶硅生命周期的環(huán)境影響因素的分析，立足于環(huán)保，論文提出了太陽能級多晶硅產業(yè)鏈端各企業(yè)工藝技術和生產水平改進的建議措施:1)硅石開采過程，提高爆破

7、效率，減少含氮、含硫炸藥的使用，優(yōu)化爆破除塵工藝;2）工業(yè)硅制取過程，提高還原劑的效率，減少或避免含硫、含氮還原劑的使用，優(yōu)化硅石破碎篩選工藝;3）太陽能級多晶硅生產過程，改進生產工藝，建議使用鋅還原法進行生產，并提高SiCl4的回收使用率，閉環(huán)生產;4）多晶硅片生產過程，提高鑄錠工藝，增大出爐晶錠質量，提高切割水平;5）太陽能電池片生產過程，改進混酸種類及配比，優(yōu)化銀、鋁漿的配料成分及比例;6）太陽能電池組件生產過程，優(yōu)化層壓工藝和焊