半导体产业有助于绿色的太阳能制造(1)

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       光伏(PV)制造业日渐成为一个重要的新兴产业,但它也面临着两个重大的挑战。首先,它必须要达到与传统发电每瓦成本相当的水平。其次,它必须确保自己维持一个“绿色”的生产制造方式,以便使太阳能给环境带来的好处不会被电池制造过程中产生的污染而抵消(图1)。

  从历史来看,太阳能电池制造主要基于半导体技术,但现在也逐渐融合了平板显示器(FPD)制造技术,用以生产大型太阳能电池板。这给光伏制造商提供了一个极好的机会,可以汲取过去20年来在半导体和FPD产业的经验,降低生产成本以及对环境的影响。

  纵观半导体产业的发展,与光伏制造商目前面临的情形类似,都受到来自成本和环境方面的压力。从成立伊始,消费需求和竞争压力就成为了提高运算能力和降低价格的无情动力。此外,虽然半导体行业最初被认为是相对清洁的,但它最终不得不承认并解决与水体污染和危险废物气体相关的重大问题,以及高耗水量和耗电量的问题。因此,通过改善设备生产力、能源使用效率、系统集成和废弃物管理,半导体产业在减少生产成本和降低对环境的影响上积累了相当多的专门知识。本文将讨论那些太阳能产业可以较容易采用的方法和技术,以解决所面临的类似挑战。

  “绿色”认定的要求
  太阳能行业从一开始就需要采取绿色的制造方式。这有几个原因:首先,作为替代能源之一,其主要的吸引力在于通过太阳能技术发出的电是无污染的。然而,如果事实是,制造太阳能电池板跟天然气或煤发电产生相当的污染,该行业就会有失去其大部分吸引力的危险——替代能源的竞争对手将会迅速利用这一弱点。在一些新兴的太阳能市场,关于气体减排和安全处理光伏制造副产品的问题已经出现,需要整个行业作为一个整体迅速解决这些问题。

  在替代能源快速增长的欧洲市场,太阳能制造商已经面临严格的微粒、气体及水的排放法规。整个行业正越来越多地采用德国空气质量标准(TALuft),并有可能成为太阳能电池制造实际上的全球标准(见《排放处理的选择和对环境的影响》一文)。在环保法规相对不严格的地区,制造商仍可选择提前遵循这些规定的要求,以避免产生长期成本,并降低负债的风险。对部分太阳能电池制造商来说,预计将来会受到环境法规管理,因此现在就遵循这些法规,避免由于新规定的要求而升级已有设备,从长期来看,实际上降低了成本。这样做,他们就一定比那些没有贯彻执行环境管理,直到被要求时才执行的竞争对手更加有利。

  但是,要获得广泛采用,太阳能行业不仅仅须要解决其环境问题;它还必须达到电网平价。这需要进一步削减太阳能电池制造的成本。在大多数情况下,清洁生产在降低营运成本方面可以发挥重大的作用——例如,减少能源和水的消耗。降低能耗对于能源基础设施相对薄弱的新兴国家特别重要,减少水的消耗在像中东这样的干旱地区非常重要,而中东极有潜力成为太阳能“农场”的位置。现在着手投资进行绿色制造,可以在财务和人力资源两方面帮助太阳能电池制造商避免潜在的污染和清理费用。否则这些潜在的费用对企业收益和品牌资产都可能造成长期的消极影响。

  随着太阳能市场的发展,太阳能电池生产过程中的能源消耗量将变得越来越重要。2008年6月份,市场调研机构iSuppli公司预测,到2010年将会有多达400个年产量超过1兆瓦光伏电池的太阳能电池生产线,与2007年相比增加了四倍。

   随着太阳能行业的发展,它将与其他行业竞争日益昂贵的能源资源。要达到同常规能源电网平价,整体上成为能源的贡献者,而不是能源的净消费者,那么它必须最大限度地减少用于制造太阳能电池板的能量。 半导体行业已经尽力解决了许多太阳能工业现在所面临的污染问题。此外在从200mm过渡到300mm晶圆的过程中,半导体设备制造商克服了购置成本的问题。这与太阳能行业所面临的问题相仿,太阳能也正向下一代生产设备过渡。这两个行业面临着非常相似的挑战,在降低制造成本的同时,生产出更强大且更高效的产品。半导体和太阳能行业所使用的工艺和材料之间具有大量相似之处,这给太阳能电池制造商提供了一个绝佳的机会,使它可以将半导体制造业开发的子系统纳入其制造流程。

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