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历代云南太阳能PV的影响
作者:  上传时间:2018/12/28 17:32:08
   来自第一代PV的影响
由于LCA是最常用的,所以结晶硅模块是最广泛研究的PV类型。 单晶硅光伏系统(mono-si)的平均效率为14.0%。 电池倾向于遵循正面电极,抗反射膜,n层,p层和背面电极的结构,并且太阳照到正面电极。 EPBT范围从1.7到2.7年不等。 二氧化碳当量/千瓦时的摇篮到闸门范围从37.3到72.2克。
生产多晶硅 (多硅)光伏电池的技术比单硅更简单,更便宜,然而往往会产生效率较低的电池,平均为13.2%。 EPBT的范围从1.5到2.6年不等。 二氧化碳当量/千瓦时的摇篮到门的范围从28.5到69克不等。一些研究已经超越了EPBT和GWP对其他环境影响的看法。 在一项此类研究中,希腊的常规能源组合与多晶硅光伏发电进行了比较,发现其影响总体减少95%,包括致癌物,生态毒性,酸化,富营养化和其他11种。
来自第二代的影响
碲化镉 (CdTe)是增长最快的薄膜太阳能电池之一 ,统称为第二代器件。 这种新型薄膜器件与传统Si器件同样具有类似的性能限制( Shockley-Queisser效率限制 ),但承诺通过减少制造过程中的材料和能源消耗来降低每个器件的成本。 今天,CdTe的全球市场份额为5.4%,高于2008年的4.7%。该技术的最高功率转换效率为21%。 电池结构包括玻璃基板(约2mm),透明导体层,CdS缓冲层(50-150nm),CdTe吸收剂和金属接触层。
碲化镉光伏系统比其他商业光伏系统每单位电力生产所需的能源投入少。 平均二氧化碳当量/千瓦时约为18克(从摇篮到大门)。 CdTe是所有商业光伏技术中最快的EPBT,其在0.3和1.2年之间变化。
铜铟镓二硒化物(CIGS)是一种基于铜铟二硒化物(CIS)家族黄铜矿半导体的薄膜太阳能电池。CIS和CIGS经常在CIS / CIGS社区内互换使用。单元结构包括钠钙玻璃作为衬底,Mo层作为背接触层,CIS / CIGS作为吸收层,硫化镉(CdS)或Zn(S,OH)x作为缓冲层,ZnO:Al作为正面接触。 [62]CIGS约为传统硅太阳能电池技术厚度的1/100。装配所需的材料很容易获得,并且每瓦太阳能电池的成本更低。基于CIGS的太阳能装置可抵抗随着时间推移的性能下降,并且在现场非常稳定。
据报道,CIGS的全球变暖潜在影响范围为20.5 - 58.8克不同太阳辐射 (1700-2200千瓦时/平方米/年)和电力转换效率(7.8-9.12%)产生的二氧化碳当量/千瓦时电力。EPBT的范围从0.2到1.4岁,而EPBT的协调值为1.393年。毒性是CIGS模块缓冲层内的一个问题,因为它含有镉和镓。CIS模块不含任何重金属。
来自第三代的影响
第三代光伏组件设计用于结合第一代和第二代设备的优点,并且不具有Shockley-Queisser限制 ,这是第一代和第二代光伏电池的理论极限。 第三代器件的厚度小于1μm。
一种新兴的替代和有前途的技术是基于由甲基铵卤化铅钙钛矿制成的有机 - 无机混合太阳能电池。 钙钛矿PV电池在过去几年中取得了迅速发展,并成为光伏研究最具吸引力的领域之一。 电池结构包括金属背触点(其可以由Al,Au或Ag制成),空穴传输层(螺旋MeOTAD,P3HT,PTAA,CuSCN,CuI或NiO)和吸收层(CH 3 NH 3 PbIxBr 3 -x,CH 3 NH 3 PbIxCl 3 -x或CH 3 NH 3 PbI 3 ),电子传输层(TiO,ZnO,Al 2 O 3或SnO 2 )和顶部接触层(氟掺杂氧化锡或掺锡氧化铟)。
为解决钙钛矿太阳能电池的环境影响,已发表的研究数量有限。主要的环境问题是吸收层中使用的铅。 由于钙钛矿电池的不稳定性,铅在使用阶段最终可能会暴露在淡水中。 这些LCA研究着眼于钙钛矿太阳能电池的人体和生态毒性,并发现它们令人惊讶地低,并且可能不是环境问题。 发现钙钛矿PVs的全球变暖潜能值在24-1500克CO 2 -eq / kWh发电量的范围内。同样,发表的论文报告的EPBT范围从0.2到15年不等。 大范围的报告值突出了与这些研究相关的不确定性。 Celik等人 (2016)批判性地讨论了钙钛矿光伏LCA研究中的假设。

两种新的有前途的薄膜技术是铜锌锡硫化物 (Cu 2 ZnSnS 4或CZTS), 磷化锌 (Zn 3 P 2 )和单壁碳纳米管(SWCNT)。 这些薄膜目前仅在实验室生产,但可能在未来商业化。 预计CZTS和(Zn 3 P 2 )工艺的制造将分别与当前的CIGS和CdTe薄膜技术的制造相似。 虽然SWCNT PV的吸收层预计将用CoMoCAT方法合成。 [70]与CIGS和CdTe等已建立的薄膜相反,CZTS,Zn 3 P 2和SWCNT PV由丰富的土壤和无毒材料制成,每年可产生的电量比全球目前消耗的电量高。 虽然CZTS和Zn 3 P 2由于这些原因提供了良好的前景,但其商业生产的具体环境影响尚不清楚。 发现CZTS和Zn 3 P 2的全球变暖潜能值分别为38和30克CO 2 -当量/千瓦时,而相应的EPBT分别为1.85和0.78年。总体而言,dTe和Zn 3 P 2具有相似的环境影响,但略微超过CIGS和CZTS。elik等人。 进行了第一次关于SWCNT PVs对环境影响的LCA研究,包括实验室制造的1%高效装置和28%高效率的四节串联装置,并以单晶Si作为参考点解释结果。结果表明,与单晶硅(单硅)相比,1%单壁碳纳米管的环境影响高出约18倍,主要是由于三年的寿命短。 然而,即使在相同的短寿命下,28%的电池单体的环境影响也比单晶硅低。

有机和聚合物光电 (OPV)是一个相对较新的研究领域。 传统的OPV电池结构层由半透明电极,电子阻挡层,隧道结,空穴阻挡层,电极组成,阳光照射透明电极。 OPV用碳替代银作为电极材料,降低制造成本并使其更加环保。 OPV具有灵活性,重量轻并且可以与卷对卷制造一起用于批量生产。OPV使用“仅通过非常低的处理温度,仅使用环境处理条件在简单的印刷设备上实现能量回收时间,就能够实现极低的体现能量的丰富元素”。目前的效率范围从1-6.5%,然而理论分析显示有望超过10%的效率。
对于每个层使用不同的材料存在许多不同的OPV配置。 OPV技术在EPBT方面与现有PV技术相媲美,即使它们目前的使用寿命较短。 2013年的一项研究分析了12种不同配置,效率均为2%,1平方米PVB的EPBT范围为0.29-0.52年。 OPV的平均CO 2 -eq / kWh为54.922克。

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