簡而言之，當我們討論光電系統的環境影響時，我們就是在討論太陽能係統對環境的影響。
太陽是近年來才被發現的巨大能源。它蘊藏著豐富的資源，可以生產可持續、清潔、無污染的電力，這意味著不會產生導致全球暖化的排放物。
近年來發現，太陽能可以被捕獲和儲存以供全球使用，預計最終取代傳統能源。隨著每個人的注意力轉向綠色能源，太陽能變得越來越重要。
目前，太陽能佔全球發電量的1.7%。生產技術和使用的材料都取得了重大進展。
光電系統對環境的影響
在太陽能被用作真正的清潔能源之前，仍然需要解決一些環境障礙。其中有
- 土地使用
- 用水
- 對水、空氣和土壤資源的影響
- 有害物質
- 太陽能板生產
- 半導體清洗
- 污染物和太陽能廢棄物
- 採礦業的環境風險
- 運輸太陽能板對環境的影響
1. 土地利用
大型公用事業規模的太陽能發電裝置可能會引發棲息地喪失和土地退化的擔憂，這取決於其選址。所需的土地總面積因技術、位置、地形和太陽能資源強度而異。
公用事業規模的光伏系統預計每兆瓦需要 3.5 至 10 英畝的土地，而 CSP 設施預計每兆瓦需要 4 至 16.5 英畝的土地。
與風能設施相比，太陽能設施與農業用途共存的機會較小。然而，公用事業規模的太陽能係統可以透過安裝在不太理想的地區（例如棕地、前礦場或現有的輸電和交通線路）來減少對環境的負面影響。
較小的太陽能光電陣列對土地使用的影響較小，可以安裝在住宅或商業房地產上。
2. 用水
太陽能光電池無需水即可發電。儘管如此，與其他製造過程一樣，太陽能光電模組的生產中仍會使用一些水。
與其他火力發電廠一樣，聚光太陽能熱發電廠（CSP）的冷卻也需要用水。冷卻系統的種類、電廠位置和電廠設計都會影響用水量。
每發電一兆瓦時，配備冷卻水塔和濕式再循環技術的 CSP 發電廠可去除 600-650 加侖的水。由於水不會以蒸氣形式損失，因此採用直流冷卻技術的 CSP 設施的取水量較高，但整體用水量較低。
採用乾冷技術後，CSP 設施的用水量減少了近 90%。然而，與這些節水相關的成本是效率降低和費用增加。此外，乾冷技術的效率在超過華氏 100 度時急劇下降。
3. 對水、空氣和土壤資源的影響
大規模太陽能設施的開發需要平整和清理，這會改變排水路徑、壓實土壤並加劇侵蝕。
在乾旱環境中，中央冷卻水塔系統的用水量是一個令人擔憂的問題，因為不斷增長的用水需求可能會對現有供水造成壓力，並導致設施發生化學物質洩漏，從而污染地下水或周圍地區。
建造太陽能設施會對空氣品質造成風險，就像開發任何大型工業園區一樣。這些危險包括土壤攜帶的疾病的傳播以及污染水源的空氣中顆粒物的增加。
4. 有害物質
光伏電池生產過程中使用了許多有害化合物；這些材料大部分用於清潔和淨化半導體表面。這些物質包括鹽酸、硫酸、硝酸、氟化氫、1,1,1-三氯乙烷和丙酮。
它們與一般半導體業務中使用的那些相當。電池的種類、所需的清潔程度以及矽片的尺寸都會影響所使用的化學品的數量和種類。
人們對吸入矽塵的工人感到擔憂。為了防止工人接觸有毒化學物質並確保製造廢物得到適當處理，光伏製造商必須遵守美國規則。
與傳統的矽光伏電池相比，薄膜光伏電池含有多種有害成分，例如砷化鎵、銅銦二硒化鎵和碲化鎘。這些物品的處理和處置不當可能會對環境或公眾健康帶來重大風險。
因此，製造商出於經濟動機，確保這些極其珍貴且通常不常見的材料被回收，而不是被丟棄。
5. 太陽能板生產
太陽能板的生產需要消耗大量資源，包括工業材料、化石燃料和大量水。太陽能板生產的主要能源是煤炭，而煤炭與較高的碳排放量直接相關。
在製造太陽能板的過程中，都會用到氫氧化鈉和氫氟酸。對於這兩者來說，關於處理和消除危險廢水的嚴格規則是必要的。同時，生產太陽能板的工廠的工人需要受到保護，免受這些危險物質的侵害。這需要受控制的保障措施。
研究表明，在生產過程中，矽顆粒會被排放到環境中，導致接觸矽顆粒的人患上矽肺病。已經證明，在生產過程中接觸矽顆粒的人可能會患上矽肺病。
6. 半導體清洗
光伏 (PV) 電池由半導體晶片製成，並使用有毒化學物質進行清潔。它們由硫酸和氫氟酸組成。
為了消除損壞並形成適當的表面紋理，此清潔過程至關重要。另一方面，氫氟酸會腐蝕組織並使骨骼脫鈣，對未受保護的人來說是致命的。必須非常小心地處理和處置它。
由於氫氧化鈉更容易處理和處置，並且對員工健康的風險較小，因此它可能是更安全的選擇。
7. 污染物和太陽能廢棄物
由於首批安裝的幾組電池板現在才開始到期，因此回收過時太陽能板的問題並未引起太多關注。由於過期光伏板即將到期，其處理已成為關鍵問題。
儘管太陽能電池板中含有鉛和鎘（已知這兩種物質都會致癌），但它們主要由玻璃組成。因此，人們擔心污染物的安全性。回收這些成分需要額外的去除雜質成本。
目前，廢棄太陽能板由於難以回收，通常被丟棄在垃圾掩埋場。由於這些板含有有害化學物質，這種處理方式會帶來嚴重的環境風險。
雨水有可能排出並沖走鎘，然後滲入土壤並污染周圍環境。
8. 採礦業的環境風險
大多數現代技術在製造過程中都使用稀有礦物。與此類似，光伏電池板使用了超過 19 種不常見的礦物。
這些是全球許多地方都在孜孜不倦開採的有限資源。隨著各國努力增加再生能源的產量並滿足消費者對技術的需求，這些礦物的需求非常高。
研究表明，光伏板中使用的銦的成分將不足以滿足巨大的需求並推動這場綠色革命。
這些結果令人震驚，而採礦活動的影響更使情況雪上加霜。已有證據表明，採礦會導致地面塌陷、生物多樣性喪失，以及極酸性金屬廢料污染鄰近水體。
9. 運輸太陽能板對環境的影響
太陽能電池板的運輸相關排放物構成了另一個問題。雖然世界各地都有生產太陽能板，但主要產地是中國、美國和歐洲。此外，一個國家生產的太陽能板零件可能需要運往另一個國家。
坦白說，要精確估算任何類型太陽能板生產過程中每個步驟的碳足跡都非常困難。太陽能電池板生產對環境的影響尚未廣泛的研究或記錄。
然而，據報道，材料研究透明度聯盟正試圖量化和揭露太陽能電池板的開採、製造和運輸過程中的碳足跡。
值得注意的是，太陽能板生產過程中產生的碳排放量遠低於傳統能源設施，也遠低於煤炭開採、水力壓裂或石油鑽探。
然而，太陽能電池板的一個常見問題是，在其典型的 25 年使用壽命（超出輸出範圍）後，它們會發生什麼情況。
結語
儘管太陽能並非完美無缺，但總的來說，它對環境和財務有正面的淨影響。
是的，採礦和生產太陽能電池板需要大量的能源，而這個過程涉及化學品的使用。然而，與數據顯示的相反，這兩個無可爭議的事實並不意味著太陽能板具有淨負面影響。
在不到兩年的時間內，用於生產太陽能電池板的能源將被回收。即使在生產和加工階段考慮使用太陽能，產生的排放量也比使用化石燃料生產相同數量的能源時低 3-25 倍。
利用太陽能的排放量比利用任何化石燃料（尤其是煤炭）都要少，這使其成為一項非常有利的技術。