在環(huán)保意識抬頭下，太陽能發(fā)電已被視為能源科技的顯學，一塊塊太陽能板在刺眼的陽光照耀下，都成為綠金的最佳代言人;確實，太陽能發(fā)電比石化燃料發(fā)電對環(huán)境傷害較小，但大部分人很少意識在制造電池的當下，所使用的電力、所排放的二氧化碳與污染，仍然會影響環(huán)境，而過去許多事件的發(fā)生，也證明那些我們坐享其成的太陽能電池，并非零污染零排碳，而是將環(huán)境成本轉嫁給生產(chǎn)國。

從2008年開始，太陽能制造業(yè)從原本的產(chǎn)地歐洲、日本、美國，轉移至中國、馬來西亞、菲律賓，如今將近一半的太陽能電池都在中國生產(chǎn)，雖然帶動了當?shù)禺a(chǎn)業(yè)的興起，卻也讓這些地區(qū)飽受污染之苦，并讓從事相關工作者身處危險的環(huán)境。

污染得從頭說起──從挖掘到精煉

要準確說明這些問題，必須從太陽能電池的制造談起。雖然產(chǎn)生太陽能電池的技術有很多種，但大部分都是從石英砂開始，先不說之后的提煉，光從礦山中挖取石英砂，就是從古至今對健康危害最深的職業(yè)之一，會讓礦工染上矽肺病(silicosis)。

石英砂挖掘出來后，首先透過電弧爐將石英砂還原成冶金級的矽(Metallurgical Grade Silicon,MGS)，大多用于煉鋼，在這一階段中，需要輸入大量的能源來保持電弧爐的高溫，而所產(chǎn)生的二氧化碳與二氧化硫，對施作人員與環(huán)境危害較輕。

下一階段則是將冶金級的矽精煉，除去內(nèi)部的雜質，讓矽的純度更高，精煉過程包括將氫氯酸(hydrochloric acid)加入冶金級的矽，進行氯化反應生成三氯氫矽(trichlorosilanes)，之后加入氫氣進行一次性還原產(chǎn)生高純度的多晶硅(polysilicon)，在整個過程中最多有25%的三氯氫矽會轉化為多晶硅，同時伴隨非常毒的附產(chǎn)品四氯化矽(silicon tetrachloride)產(chǎn)生，估計每生產(chǎn)一噸的多晶硅，會有3~4噸的四氯化矽。

大部分的制造商會將四氯化矽回收再利用，因為所消耗的能源會比從最原始的原料(二氧化矽)來的少，所以回收四氯化矽能省錢;但有一好沒兩好，這些設備需要花費上千萬美元，因此一些業(yè)者會直接將附產(chǎn)品排放掉。當這種具強腐蝕性的有毒液體遇到潮濕空氣，馬上分解成矽酸和劇毒氣體氯化氫，會刺激人體眼睛、皮膚與呼吸道刺激，遇上星火則會爆炸，用于傾倒或掩埋四氯化矽的土地將變成不毛之地，樹木和草都無法生長。

當太陽能產(chǎn)業(yè)還沒那么龐大時，太陽能電池所需要的矽主要來自芯片制造商所淘汰的矽芯片，半導體產(chǎn)業(yè)對矽的純度要求更高，因此要求較低的太陽能電池可接受它們的“淘汰品”，但當太陽能產(chǎn)業(yè)爆紅后，所需的矽已遠超過能接收到的，必須新建許多提煉工廠才夠用。然而很少有國家為四氯化矽設定嚴格的處理法則，擁有最多提煉廠的中國也不例外。

四氯化矽危害大

2008年華盛頓郵報就曾報導位于河南省的某多晶硅企業(yè)，不愿意投資回收設備，而是將四氯化矽隨意傾倒于鄰近土地上，使該地區(qū)的農(nóng)地無法種植作物，并讓附近居民的健康受到危害，報導指出這一家公司并非唯一一家這么做的公司。

報導一發(fā)布，馬上引起大眾的激烈的反彈，也讓太陽能產(chǎn)業(yè)所標榜的“干凈能源”形象蒙上一層灰，為了保護產(chǎn)業(yè)的聲譽，太陽能電池的生產(chǎn)商開始要求多晶硅供應商要做到環(huán)境保護責任，2011年中國也制定法規(guī)，規(guī)范供應商回收的四氯化矽至少要達到98.5%，之后情況逐漸改善。未來這些問題有望完全消失，因為美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)正尋找以乙醇代替氯基化合物的方法，以避免產(chǎn)生四氯化矽。

鋸切打磨清洗，需強腐蝕性物質幫忙

但污染并非只到多晶硅就停止，從多晶硅到真正的太陽能電池還需要透過長晶爐生成晶棒，再切割成晶圓或芯片，這些過程都需要危險的化學物質來處理，例如制造商需要用氫氟酸(hydrofluoricacid)來清洗晶圓，除去因鋸切所受到的傷害，或是磨平晶圓表面，以增加聚光能力。但氫氟酸是一種具有強烈腐蝕性的物質，就如武俠小說中的“化骨水”，若接觸到未受保護的工人，會破壞人體組織并侵蝕骨頭，因此必須妥善處理。

氫氟酸污染問題也層出不窮，但這個威脅也有機會解決，羅門哈斯電子材料(Rohm&HaasElectronicMaterials)已確認能用氫氧化納取代氫氟酸，氫氧化納雖然也具有腐蝕性，但較容易處理，對操作者而言危險性也較低。

薄膜太陽能電池，有重金屬問題

目前超過90%的太陽能電池使用多晶硅，然而近幾年多晶硅材料出現(xiàn)短缺，使得部分業(yè)者轉向投入薄膜太陽能電池，它的優(yōu)勢在于制造成本更低，使用的能源與材料更少，未來若轉換率能進一步提升，有望與多晶硅相匹敵。除了上述的優(yōu)點，薄膜太陽能電池可在價格低廉的玻璃、塑膠或不銹鋼基板上蒸鍍非晶矽薄膜，而不需從矽晶棒切割而來，因此產(chǎn)生的廢棄物較少，也無須使用復雜的電弧爐，但這不代表薄膜太陽能電池不會造成環(huán)境污染。

薄膜太陽能電池的主要技術以非晶矽(a-Si)太陽能電池為最大宗，碲化鎘(CdTe)太陽電池產(chǎn)量成長最快，銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池則深具成長潛力，其中碲化鎘太陽電池由五層結構組成，其中一層為硫化鎘(CdS)，另一層為碲化鎘(CdTe);銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池主要材料為銅銦鎵硒，但也含有硫化鎘，這兩種電池都使用重金屬鎘的化合物，它是惡名昭彰的致癌物質，長期暴露可能導致腎臟疾病、肺損傷與骨骼脆弱。

一些制造商如總部設在亞利桑納州的FirstSolar(第一太陽能)，對于工人的安全維護措施就做得很完善，但對那些從事開采或提煉等早期階段的工人，相關的安全訊息就很少;另外棄置的太陽能電池也是問題，若沒有妥善的回收機制，會增加鎘暴露的風險，對此許多大廠都做的不錯，如FirstSolar的預付回收系統(tǒng)(prefunded take-back system)，但回收計劃并沒有提供給全部的使用者，甚至許多人根本沒意識到太陽能電池需要回收。

減少鎘危害的方式就是盡量少用無鎘產(chǎn)品。目前有兩個銅銦鎵硒制造商Avancis和SolarFrontier，以對環(huán)境較友善的材料硫化鋅取代硫化鎘;英國布里斯托大學(University of Bristol)和巴斯大學(University of Bath)、加州柏克萊大學也正嘗試發(fā)展薄膜太陽能電池，另外FirstSolar也逐漸減少鎘在太陽能電池的使用量。

能源回收要多久?

有毒并非是唯一的問題，制造太陽能需要大量的能源，幸運的是，因為電池能生產(chǎn)電力，可回收原本投資的能源，大部分的電池運作兩年后就可以打平，有些電池甚至能縮短至半年，但能源回收與資金回收的時程不能混為一談，兩者有時間差距。

除了能源回收是否符合效益，碳足跡也是個問題，通常以碳排放強度(carbon-intensity)為計算單位，也就是生產(chǎn)每千瓦小時的能量會排放多少公斤的二氧化碳，其中較依賴煤炭供電的碳排放強度最高，例如中國，電力生產(chǎn)的碳排放強度是美國的兩倍，這個數(shù)據(jù)與阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)和西北大學(Northwestern University)在2013年發(fā)布的報告相似，報告指出中國制造的太陽能板其碳足跡是歐洲制造的兩倍。

▲中國制造的太陽能板其碳足跡是歐洲制造的兩倍。

如果中國制造的太陽能板安裝于中國，消耗的碳與節(jié)省的碳將相互抵銷，兩者相抵的時間剛好與能源回收期相同，但這與現(xiàn)況不合，大部分的制造廠位于中國，而安裝地點則在歐洲與美國，在雙重碳排放強度下，需要兩倍的時間才能補償溫室氣體的排放，因為要將所投入的能源也計算。

反過來說，如果將在低碳排放強度低區(qū)生產(chǎn)的太陽能電池，裝在高碳排放強度的國家，那溫室氣體回收時間將大幅減少;也許將來會有一天，生產(chǎn)電池的能源將來自太陽能、風能和地熱，到時候碳足跡也不再是問題。

水則是另一個問題，在太陽能電池制造的過程中，必須用到很多水，包括冷卻、化學處理和空污防治，最大的需求來自安裝與使用時的清洗，公共事業(yè)規(guī)模在230~550百萬瓦(megawatt)范圍內(nèi)的能源計劃，在施工期時每年需耗費15億升的水來進行粉塵控制，運轉時每年需要2,600萬升的水來清洗太陽能板，但這些用水量仍遠低于冷卻火力和核能發(fā)電廠所需要的用水。

消費者該如何監(jiān)督

消費者和投資者的選擇將左右太陽能產(chǎn)業(yè)的走向，但卻有很多潛在困難度，例如太陽能產(chǎn)業(yè)沒有正式的生態(tài)標簽，類似家電上的能源之星(Energy Star)，可讓消費者識別哪個廠商推出的產(chǎn)品為高效能;大部分的人不愿意或無法親自與生產(chǎn)太陽能電池的廠商聯(lián)系，多依靠第三方來幫忙選購安裝，因此即使有生態(tài)標簽，也往往取決于安裝端的心態(tài)，是否愿意選較環(huán)保的產(chǎn)品。

如今消費者可向安裝廠商詢問所使用的產(chǎn)品細節(jié)，以間接的方式要求生產(chǎn)商提高他們的環(huán)保措施，另外針對太陽能產(chǎn)業(yè)的環(huán)境績效評等也逐漸浮上臺面，例如耶魯大學與哥倫比亞大學的研究人員提議建立一個中國環(huán)境績效指數(shù)，能在各省實施，來幫助中國廠商能朝著環(huán)境保護大方向邁進。

同時美國太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(Solar Energy Industries Association)與美國國家貿(mào)易組織提出新的工業(yè)指南，目的是減少職業(yè)傷害、防止污染與降低自然資源的使用;硅谷毒物聯(lián)盟(Silicon Valley Toxics Coalition)定期調(diào)查與評估各國企業(yè)的環(huán)境績效，目前中國的天合光能(TrinaSolar)與英利綠色能源(Yingli)長期穩(wěn)居世界前三大最環(huán)保的公司，夏普(Sharp)、SolarWorld和SunPower也對自家排放的溫室氣體與化學物質，進行長期追蹤。

▲硅谷毒物聯(lián)盟對太陽能電池制造商環(huán)境績效評比，其中中國的天合光能(Trina)與英利綠色能源(Yingli)長期穩(wěn)居世界前三名

許多人將太陽能視為未來的能源救星，卻忽視在光鮮亮麗的外表下，隱藏著如此多的問題，身為消費者的我們不能視而不見，而應該以群體的力量要求廠商做到真正的節(jié)能、減碳、零污染，不然我們所追求的綠色能源，也不過是個包裹著糖衣的毒藥罷了。