議題:太陽能板的成分與結構

背景描述:

太陽光電是台灣目前裝置容量最高的再生能源,至2019年3月全台總裝置容量已近3000MW,然而太陽能板到底會不會汙染?風吹日曬雨淋會溶出汙染物嗎?一直是輿論討論的重要問題。為此,特邀請專家解析目前常用的太陽能板型態、成分與結構,提供更進一步的資訊以供討論前的參考。

 

2019年06月05日
國立台灣科技大學電子工程學系特聘教授 魏榮宗

目前太陽能板可以分為以矽為主要材料或以化合物為主要材料兩大類,更可以細分為好幾種不同的原料結晶方式等,但市面上以單晶矽和多晶矽最為常見,除轉換效率較高,而且壽命與可靠度也優於其他材質。由於單晶矽效率比多晶矽高,但售價只高一點,同樣面積,可以增加約5%發電量,因此台灣地區目前大部分採用單晶矽類型

眾所皆知,矽(Si)為地球上含量排名第二的元素,本身並不具有毒性,所以對環境的危害基本上來自製造矽晶材料過程中添加的各種物質與其衍生物

矽晶片加工過程中一項有害產物為廢酸,為蝕刻過程廢硝酸、氫氟酸及緩衝液之混和物,其中,氫氟酸是急毒性化學品,最主要毒性是來自於氟離子(F-),嚴重會危害人體心血管與神經系統,目前導入綠色製程,可減少氫氟酸使用量及排放量。硝酸為腐蝕性化學品,有工業之母的稱號,若皮膚接觸或呼吸道吸入仍會影響人體健康,但硝酸可透過稀釋降低其危害性,對人體危害不如氫氟酸嚴重。矽晶片切割過程亦因造成破損或良率不佳而產生廢矽晶片,廢矽晶主要成分仍是矽,可回收再利用成長晶原料[1],無危害人體健康之疑慮。因為矽晶片全部被玻璃等材料包覆,發電過程中不會釋出化學物質,所以發電過程不會汙染環境。

面對太陽能板除役問題,歐洲目前已達將近100%的太陽能面板回收再利用;太陽能模組組成含62.7%的玻璃、22%鋁框、3-5%矽晶片及醋酸乙烯酯聚合物[2]、背板、接線盒等,目前在技術上已可達到各類物質的分離,但實務上的困難之處,在於太陽能模組尚未達到報廢年限,廢棄量太少,很難支撐一個回收工廠的營運。[3]

太陽光電產業(後簡稱PV產業)所產生的相關環境危害是否能被控制?從半導體產業的經驗來看,相關製程的環境危害是可被控制的,因為製程相關產物或廢棄物是可被資源化再利用的,例如:廢矽晶圓、廢酸鹼、廢溶劑、無機性汙泥、廢切削油等,相關再利用技術皆相當成熟,而PV產業大部分皆適用。因此,PV產業若能妥善利用這些廢棄物資源化技術,不僅可減少廢棄物對環境的危害,更可使資源永續再利用。另外,我國未來將建置大量的太陽光電發電設備,未來勢必產生很多的廢棄太陽能面板,政府相關單位應及早建置廢棄太陽能面板的處理或回收制度,以防廢太陽能面板對環境造成危害。雖目前環保署尚未完成完整的回收機制法規修訂。但已透過能源局再生能源發展設備設置管理辦法的修訂,開徵回收費用,金額為每kW徵收一千元,並已於今年(2019年)3月完成程序,促使生產或進口商可自發性回收廢太陽能面板。[4]

註釋:

[1] 編註:單晶矽晶片的製程中,會將矽透過長晶法製成矽晶柱,再進行切割,因此此處指製程中破碎的廢矽晶,可以透過重製為矽晶柱的過程,回收利用。
[2] 編註:醋酸乙烯酯聚合物,又稱EVA膜,是目前台灣常用於封裝太陽能矽晶片的塑膠材料之一。其特性為成本低、透明性佳,並且具良好的天氣適應能力(耐候性)、對玻璃與背板都有良好的接著性,並耐衝撞。
[3] 萬惠雯(2019)。〈廢太陽能板回收有解!台灣太陽能模組回收聯盟成立〉。MoneyDJ理財網新聞(2019/06/05檢索)
[4] 張耀仁(2018)。〈太陽能板的製程對於環境的衝擊〉。能源資訊平台(2019/06/05檢索)

版權聲明

本文歡迎媒體轉載使用,惟需附上資料來源,請註明新興科技媒體中心。
若有採訪需求或其他合作事宜,請聯絡媒體公關:

曾雨涵

haharain331@rsprc.ntu.edu.tw
02-3366-3366#55925