太阳能电池生产污染及处理措施研究

董衍双+朱新刚

摘要：太阳能电池能够将太阳能转化为电能，实现了清洁能源的存储和应用。在太阳能电池生产过程中，会产生一定的废气、废水、有害化学位置等。本文将重点分析太阳能电池生产过程中出现的各类污染物质，并对其形成原理进行深入分析。在此基础上提出相应的治理措施，以减少太阳能电池生产造成的环境污染，充分发挥太阳能的生态效应，促进太阳能技术的不断优化升级。

关键词：太阳能电池；生产工艺；污染处理

太阳能电池能够实现光能向电能的转变，电池板接受阳光辐射后，通过内部化学反应将其转化为电能，因此此类电池又被称为光电池。在国家大力倡导清洁能源建设过程中，太阳能开发得到了广泛重视，但是在太阳能电池生产中，由于原材料、生产工艺的问题，会对环境造成不同程度的污染。以下将就其生产流程中出现的污染问题进行详细分析，并突出具有针对性的解决对策。

一、太阳能电池生产污染情况

（一）大气污染物

在太阳能电池生产中会造成一定的大气污染，具体污染物有以下几种：①酸性废气：在制绒过程中会产生一定量的HCl、HF等废气，去磷硅玻璃过程中则会产生氮氧化物，这些气体都属于酸性废气。②氯气：扩散工艺会产生大量氯气，还会形成二氧化硅粉尘。利用三氯氧磷化学反应数据能够确定氯气及二氧化硅粉尘量。③PECVD废气：在PECVD流程会产生一定的氨气和硅烷，如果储罐密封性不好或者管线出现泄漏，都会造成废气量增加。④有机废气：在印刷、烧结过程中会产生有机废气，这是由于浆料内含有有机溶剂和粘合剂，因此浆料成分和使用量与有机废气污染成正比。⑤组装焊接所产生的废气：在太阳能电池焊接过程中，会产生一定量的焊接废气，其中含有烟尘以及锡类化合物。一般情况下，焊接废气浓度为20mg/m3，如果设备带有净化装置，经过净化处理多数可以达到排放标准。

目前，国家尚未针对有机废气污染治理出台明确指标，业内主要评价指标为TVOC（VOCs）。尤其是在废气治理排放标准上还没有形成统一意见，当前以《电子行业污染物排放标准》其试点，通过征求意见的形式先行试点，尚未进入正式实施阶段。

（二）废水产生情况

太阳能电池生产过程中会形成多种类型的废水，以下将逐一对废水产生类型及形成原因进行分析。

①碱性废水：利用氢氧化钠冲洗会形成碱性废水。含氨废气经过硅烷燃烧塔，通过喷淋作用，会形成碱性废水。废水中的污染成分有氢氧化钠、氨氮、异丙醇等物质，其pH为11-13.5之间。CODCr值为8000-20000mg/L。②酸碱冲洗废水：在腐蚀清洗过程中，硅片表面会形成酸碱冲洗废水。主要污染成分氟化物、酸碱类物质。CODCr浓度保持在350-1000mg/L，pH值在2-11之间，氟化物含量为150mg/L。③氢氟酸浓液：在表面制绒过程中，会产生一定量的氢氟酸废液，去磷硅玻璃流程也会有同类污染。其中，氟化物浓度为17000-55000mg/L，pH值在1-2.5之间。④氢氟酸冲洗废水：利用HF进行二次清洗过程中，会产生一定量的氟化氢，浓度在450-650mg/L，pH值在2-4之间。⑤酸性废气处理废水：氯化氢、氟化氢溶液、氮氧化物经过喷淋处理，会形成酸性肥水，主要污染物有氢离子、氟化物、SS、氯化物等。⑥树酯再生废水：在制备纯水过程中，会形成一定的浓水和树酯再生废水，主要污染物有SS、氢离子以及CODCr等。这些工业废水如果不能进行及时达标处理，就会对环境造成严重污染。

二、太阳能电池生产废气、废水治理措施

（一）废气处理

对于太阳能电池生产中产生的有机废气，需要根据厂家所采用的不同浆料制定有针对性的解决措施。由于浆料成分不同，因此在丝网印刷中有机废气的性质也有很大差异，有些废气中还有极性分子，有些属于非极性分子。对于极性分子的处理可以采用活性炭纤维，利用其吸附作用进行处置。但是这一处置效果不够稳定，因此可以采取硅胶或者分子筛等具有极性吸附作用的物质代替活性炭。如果属于水溶性有机物，则可以采取两级喷淋工艺实施处理。

对于酸性废气，一般通过氮氧化物进行处理，但是处理效果不够理想。基于此，可以利用填料塔酸碱吸收工艺，结合尿素喷淋塔进行处理。这一工艺的原理在于通过氮氧化物和尿素进行反应，从而形成氮气，从而增加了酸性废弃处理效果，同样也可以利于于酸雾废气处理中。

（二）腐蚀剂污染处理

在太阳能电池制造过程中，腐蚀剂主要有以下几种類型：一是氢氧化钾和异丙醇形成的混合液，二是氢氧化钠和乙醇形成的混合液，三是3%磷酸钠水溶液，四是5%的Na2SiO3溶液。其中异丙醇成本较高，需要保持较高浓度才能完成腐蚀反应，而且反应时间较长，进而造成生产成本提高。而且异丙醇的挥发性很强，极易造成环境污染。因此，采用磷酸钠溶或者氢氧化钾作为腐蚀剂相对安全性较高，能够降低异丙醇污染，反应过程中形成的废水中CODCr含量也会有明显下降，更容易达到废水处理排放标准。如果通过氢氧化钠和异丙醇作为腐蚀剂，那么反应过程中所产生的碱性废水会含有大量异丙醇有机废物，这就需要通过“厌氧+好氧生化处理”工艺，以减少腐蚀剂污染。

（三）废水处理

太阳能电池制造中所产生一定量的碱性废水，同时还有浓度较高的氟化物废水和酸碱冲洗废水。在碱性废水中一般有机物浓度过高，尤其是CODCr能够达到7000～15000mg/L。氟化物中含有浓度15000-55000mg/L的氟化物。在废水处理中需要根据废水类型分别收集，并根据其化学物质特点制定相应的处理方案。氟化物废水处理多数情况下利用混凝沉淀工艺达到标准值，其中加入石灰乳和氯化钙促进氟化钙沉淀，再通过聚丙烯酰胺和聚铝作用分解氟化钙。在操作过程中需要保证钙离子含量高于反应所需量，只有这样才能保证反应充分。在酸碱废水处理中需要进行中和反应，并通过“厌氧+好氧生化处理”使废水达到排放标准。虽然在太阳能电池生产中废水量占比较低，但是其中含有大量高浓度污染物。所以同样需要对废水处理提起重视，不断优化处理工艺。

结语

通过太阳能电池生产过程中所产生的污染问题进行分析，有利于对污染物的形成根源、影响作用有系统性认识，根据问题根源探讨更有针对性的解决对策，能够进一步提高太阳能电池生产的环保作用，减少废气、废水对环境造成的污染，为生态能源建设、环境保护探索出一条新途径。

参考文献

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[2]熊宇，王伯铎，蒋立荣.晶体硅太阳能电池生产的生产污水处理工艺[J].地下水.2016（02）

[3]钟文建.多晶硅太阳能电池生产工艺技术探讨及应用前景分析[J].陶瓷科学与艺术.2015（05）

作者简介：董衍双，出生年月：19871013，性别：男，民族：汉，籍贯：陕西商洛，当前职务：设备维护，当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：太阳能光伏电池.endprint