鈣鈦礦光伏組件「溶劑焦慮」可以不用擔心了

2020-12-15 索比光伏網

鈣鈦礦作為一種「奇異」的半導體材料，有望在多個光電應用領域產生顛覆性的影響。越來越多的企業和研發機構正在嘗試將鈣鈦礦技術進行產業化，其中鈣鈦礦光伏發電是目前發展最成熟、應用潛力最大的一個方向，其技術可以作為鈣鈦礦單結使用，也可以與晶矽結合形成更高效的疊層產品，此前全球多家企業已經對外宣布了鈣鈦礦光伏產品的量產時間。

鈣鈦礦光伏組件可以通過溶液製備的方式生產，這相較於其他製備方式大大節約製造成本。鈣鈦礦的溶液法製造需要用到DMF、DMSO、DMAc、NMP等常見有機溶劑，這是溶液法製備的特點，同時也是讓很多專家學者以及大眾擔心的地方，他們擔心鈣鈦礦生產中所使用的這些有機溶劑會對從業者人身健康帶來隱患以及對環境造成汙染。有機溶劑會對健康和環境造成多大的影響?這種「溶劑焦慮」成立嗎?來自權威期刊的一篇論文給出了答案。

近日，美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)在權威期刊Nature Sustainability上發表文章，對這個擔憂進行了科學測算，評估鈣鈦礦太陽能電池大規模生產中所用溶劑對於人體健康和環境的影響，結論是：鈣鈦礦太陽能電池生產中的溶劑使用對人身健康和環境的影響微乎其微。

鈣鈦礦太陽能電池製備過程中會使用溶液塗布。溶液塗布工藝不可避免地會用到一些有機溶劑，用來溶解前驅物和輔助結晶。在大規模生產中，這些溶劑通常被排放到環境中或者回收焚燒。NREL的資深科學家Joseph M.Luther帶領團隊科學評估了8種鈣鈦礦生產過程中的常用溶劑可能對人身健康和環境造成的影響，包括DMF、DMSO、DMAc、NMP等。

團隊通過科學測算和詳細論證，將溶液法製備鈣鈦礦光伏組件與異質結生產中非晶矽沉積和碲化鎘薄膜製備進行了比較。研究結果表明即使在鈣鈦礦生產過程中使用危害最大的DMF，溶劑排放對人身健康和環境的影響至少比另外兩種光伏產品製備過程低30倍以上，如果使用DMSO則相對其他溶劑更加環保，幾乎不產生影響。在未來鈣鈦礦光伏組件製造中，生產1GW 15%效率的鈣鈦礦膜層所需有機溶劑僅為3500升，相當於生產3萬臺17寸LCD顯示器，基本不會對人身健康和環境造成負面影響。

文章中的數據和結論完全支持鈣鈦礦太陽能電池生產過程是綠色環保的，即使在工藝排放沒有控制的情況下，對人身健康和環境造成的影響也是微乎其微的。

當然，大眾對健康和環保意識日益增強，國家對環境保護的管控也日益嚴格，產業化公司在向社會提供優質產品的同時，也需嚴格遵守環保和安全生產相關法律法規，做到對從業者職業健康和環境的充分保護，這也是踐行「綠色生產」的重要體現。

極電光能聚焦鈣鈦礦光伏產業化技術開發，從工藝技術設計之初就充分考慮人身健康和環境保護等問題，在少溶劑製程、低毒性綠色溶劑開發、三廢回收和處理以及裝備設計和改造等環節進行技術創新，開發綠色環保工藝，將產品生產的「環境足跡」降至最低，以實現更加健康環保的生產工藝技術。

參考文獻：

Vidal, R., Alberola-Borràs, J. A., Habisreutinger, S. N., Gimeno-Molina, J. L., Moore, D. T., Schloemer, T. H., ... & Luther, J. M. (2020). Assessing health and environmental impacts of solvents for producing perovskite solar cells. Nature Sustainability, 1-9.

DOI: doi.org/10.1038/s41893-020-00645-8.

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