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、菲律賓與臺灣,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,先不說之後的提煉,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)。
石英砂挖掘出來後,首先透過電弧爐將石英砂還原成冶金級的矽(Metallurgical Grade Silicon, MGS),大多用於煉鋼,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),之後加入氫氣進行一次性還原產(chǎn)生高純度的多晶矽(polysilicon),在整個過程中最多有 25%的三氯氫矽會轉化為多晶矽,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)一噸的多晶矽,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,用於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)還沒那麼龐大時,太陽能電池所需要的矽主要來自晶片制造商所淘汰的矽晶片,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)爆紅後,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。