太陽能電池生產污染及處理措施研究

董衍雙+朱新剛

摘要：太陽能電池能夠將太陽能轉化為電能，實現了清潔能源的存儲和應用。在太陽能電池生產過程中，會產生一定的廢氣、廢水、有害化學位置等。本文將重點分析太陽能電池生產過程中出現的各類污染物質，并對其形成原理進行深入分析。在此基礎上提出相應的治理措施，以減少太陽能電池生產造成的環境污染，充分發揮太陽能的生態效應，促進太陽能技術的不斷優化升級。

關鍵詞：太陽能電池；生產工藝；污染處理

太陽能電池能夠實現光能向電能的轉變，電池板接受陽光輻射后，通過內部化學反應將其轉化為電能，因此此類電池又被稱為光電池。在國家大力倡導清潔能源建設過程中，太陽能開發得到了廣泛重視，但是在太陽能電池生產中，由于原材料、生產工藝的問題，會對環境造成不同程度的污染。以下將就其生產流程中出現的污染問題進行詳細分析，并突出具有針對性的解決對策。

一、太陽能電池生產污染情況

（一）大氣污染物

在太陽能電池生產中會造成一定的大氣污染，具體污染物有以下幾種：①酸性廢氣：在制絨過程中會產生一定量的HCl、HF等廢氣，去磷硅玻璃過程中則會產生氮氧化物，這些氣體都屬于酸性廢氣。②氯氣：擴散工藝會產生大量氯氣，還會形成二氧化硅粉塵。利用三氯氧磷化學反應數據能夠確定氯氣及二氧化硅粉塵量。③PECVD廢氣：在PECVD流程會產生一定的氨氣和硅烷，如果儲罐密封性不好或者管線出現泄漏，都會造成廢氣量增加。④有機廢氣：在印刷、燒結過程中會產生有機廢氣，這是由于漿料內含有有機溶劑和粘合劑，因此漿料成分和使用量與有機廢氣污染成正比。⑤組裝焊接所產生的廢氣：在太陽能電池焊接過程中，會產生一定量的焊接廢氣，其中含有煙塵以及錫類化合物。一般情況下，焊接廢氣濃度為20mg/m3，如果設備帶有凈化裝置，經過凈化處理多數可以達到排放標準。

目前，國家尚未針對有機廢氣污染治理出臺明確指標，業內主要評價指標為TVOC（VOCs）。尤其是在廢氣治理排放標準上還沒有形成統一意見，當前以《電子行業污染物排放標準》其試點，通過征求意見的形式先行試點，尚未進入正式實施階段。

（二）廢水產生情況

太陽能電池生產過程中會形成多種類型的廢水，以下將逐一對廢水產生類型及形成原因進行分析。

①堿性廢水：利用氫氧化鈉沖洗會形成堿性廢水。含氨廢氣經過硅烷燃燒塔，通過噴淋作用，會形成堿性廢水。廢水中的污染成分有氫氧化鈉、氨氮、異丙醇等物質，其pH為11-13.5之間。CODCr值為8000-20000mg/L。②酸堿沖洗廢水：在腐蝕清洗過程中，硅片表面會形成酸堿沖洗廢水。主要污染成分氟化物、酸堿類物質。CODCr濃度保持在350-1000mg/L，pH值在2-11之間，氟化物含量為150mg/L。③氫氟酸濃液：在表面制絨過程中，會產生一定量的氫氟酸廢液，去磷硅玻璃流程也會有同類污染。其中，氟化物濃度為17000-55000mg/L，pH值在1-2.5之間。④氫氟酸沖洗廢水：利用HF進行二次清洗過程中，會產生一定量的氟化氫，濃度在450-650mg/L，pH值在2-4之間。⑤酸性廢氣處理廢水：氯化氫、氟化氫溶液、氮氧化物經過噴淋處理，會形成酸性肥水，主要污染物有氫離子、氟化物、SS、氯化物等。⑥樹酯再生廢水：在制備純水過程中，會形成一定的濃水和樹酯再生廢水，主要污染物有SS、氫離子以及CODCr等。這些工業廢水如果不能進行及時達標處理，就會對環境造成嚴重污染。

二、太陽能電池生產廢氣、廢水治理措施

（一）廢氣處理

對于太陽能電池生產中產生的有機廢氣，需要根據廠家所采用的不同漿料制定有針對性的解決措施。由于漿料成分不同，因此在絲網印刷中有機廢氣的性質也有很大差異，有些廢氣中還有極性分子，有些屬于非極性分子。對于極性分子的處理可以采用活性炭纖維，利用其吸附作用進行處置。但是這一處置效果不夠穩定，因此可以采取硅膠或者分子篩等具有極性吸附作用的物質代替活性炭。如果屬于水溶性有機物，則可以采取兩級噴淋工藝實施處理。

對于酸性廢氣，一般通過氮氧化物進行處理，但是處理效果不夠理想。基于此，可以利用填料塔酸堿吸收工藝，結合尿素噴淋塔進行處理。這一工藝的原理在于通過氮氧化物和尿素進行反應，從而形成氮氣，從而增加了酸性廢棄處理效果，同樣也可以利于于酸霧廢氣處理中。

（二）腐蝕劑污染處理

在太陽能電池制造過程中，腐蝕劑主要有以下幾種類型：一是氫氧化鉀和異丙醇形成的混合液，二是氫氧化鈉和乙醇形成的混合液，三是3%磷酸鈉水溶液，四是5%的Na2SiO3溶液。其中異丙醇成本較高，需要保持較高濃度才能完成腐蝕反應，而且反應時間較長，進而造成生產成本提高。而且異丙醇的揮發性很強，極易造成環境污染。因此，采用磷酸鈉溶或者氫氧化鉀作為腐蝕劑相對安全性較高，能夠降低異丙醇污染，反應過程中形成的廢水中CODCr含量也會有明顯下降，更容易達到廢水處理排放標準。如果通過氫氧化鈉和異丙醇作為腐蝕劑，那么反應過程中所產生的堿性廢水會含有大量異丙醇有機廢物，這就需要通過“厭氧+好氧生化處理”工藝，以減少腐蝕劑污染。

（三）廢水處理

太陽能電池制造中所產生一定量的堿性廢水，同時還有濃度較高的氟化物廢水和酸堿沖洗廢水。在堿性廢水中一般有機物濃度過高，尤其是CODCr能夠達到7000～15000mg/L。氟化物中含有濃度15000-55000mg/L的氟化物。在廢水處理中需要根據廢水類型分別收集，并根據其化學物質特點制定相應的處理方案。氟化物廢水處理多數情況下利用混凝沉淀工藝達到標準值，其中加入石灰乳和氯化鈣促進氟化鈣沉淀，再通過聚丙烯酰胺和聚鋁作用分解氟化鈣。在操作過程中需要保證鈣離子含量高于反應所需量，只有這樣才能保證反應充分。在酸堿廢水處理中需要進行中和反應，并通過“厭氧+好氧生化處理”使廢水達到排放標準。雖然在太陽能電池生產中廢水量占比較低，但是其中含有大量高濃度污染物。所以同樣需要對廢水處理提起重視，不斷優化處理工藝。

結語

通過太陽能電池生產過程中所產生的污染問題進行分析，有利于對污染物的形成根源、影響作用有系統性認識，根據問題根源探討更有針對性的解決對策，能夠進一步提高太陽能電池生產的環保作用，減少廢氣、廢水對環境造成的污染，為生態能源建設、環境保護探索出一條新途徑。

參考文獻

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作者簡介：董衍雙，出生年月：19871013，性別：男，民族：漢，籍貫：陜西商洛，當前職務：設備維護，當前職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：太陽能光伏電池.endprint