关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
制造能源需要能源——即使是太阳能宏伟计划也是如此。从石英砂的开采到涂覆乙烯-醋酸乙烯酯，制造光伏 (PV) 太阳能电池需要能源——而这些能源通常来源于化石燃料的燃烧。但一项新的分析发现，即使考虑到所有涉及的能源和浪费，如果光伏发电取代化石燃料，也能减少近 90% 的空气污染——包括导致气候变化的温室气体。
环境工程师瓦西里斯·弗特纳基斯是纽约州阿普顿布鲁克海文国家实验室的高级科学家，他和他的同事们研究了四种最常见的光伏电池类型：多晶硅、单晶硅、带状硅和薄膜。（其他竞争者，如非晶硅或超高效多结电池，因缺乏数据或迄今为止缺乏广泛应用而被排除在外。）即使考虑到薄膜太阳能电池的低效率或为其他类型光伏电池提纯硅所需的能源，所有这些电池在其整个生命周期内的排放量都明显低于生产等量电力所需的化石燃料。
事实上，它们的大部分“脏乱”方面都源于燃煤发电厂或其他化石燃料发电厂的间接排放，这些发电厂为光伏制造设施提供电力。
根据同一团队早先的一项分析，这四种类型的太阳能电池在制造过程中所消耗的能源可以在一到三年内回收。即使是生产过程中能源消耗最高的——能量转换效率为 14% 的单晶硅酸盐电池——每千瓦时也仅排放 55 克（1.9 盎司）的全球变暖污染物，这只是燃煤发电厂每千瓦时排放的近一公斤（2.2 磅）温室气体的一小部分。
研究人员在《环境科学与技术》杂志上写道，即使薄膜太阳能光伏电池使用了从采矿泥浆中回收的镉等重金属，但总体有毒排放量也“比燃煤发电厂低 90 到 300 倍”。
随着技术不断提高其将阳光转化为电力的效率或被证明比制造商预期的 30 年寿命更长，太阳能光伏的能源效益只会提高。“没有理由认为它不能持续超过 30 年，”弗特纳基斯说。
如果太阳能开始为其自身的生产提供动力——所谓的“光伏自繁循环”，即光伏发电产生的电力用于生产更多的光伏电池——那么前景将更加光明。“我认为[制造]设施中 30% 的能源消耗很容易从他们[在]屋顶和停车场可用的土地上获得，”弗特纳基斯说。
而且，正如弗特纳基斯及其同事在《大众科学》最近的一篇文章中提出的那样，如果压缩空气等储能技术得到改进，那么光伏发电可以满足美国大部分的电力需求。“有了储能，”弗特纳基斯说，“实现 100% 是可行的。”