有趣的工程(Interesting Engineering)報導，根據2018年加拿大自由報(Canada Free Press)一篇關於太陽能電池板的環境衝擊分析，指出太陽能電池板在整個運作生命週期內，每單位發電產生的有毒廢物，比核電廠多300倍。
如果我們以2016年的科技為基準，把全世界所有的太陽電池板，和所有核電廠在接下來的25年中，發電後產生的廢料堆在一座足球場上，那麼全球核廢料會堆積成比薩斜塔的高度，聽起來很多是嗎？太陽能電池板的廢料會堆成兩座聖母峰的高度。
當然，兩者產生的廢料性質有很大不同，但是光從數量來看，太陽能的廢料絕對不容忽視。目前，多數國家並沒有妥適的太陽能電池回收產業，這使得壞舊的太陽能電池板最可能是被塞進垃圾填埋場裡，「眼不見為淨」做為結局。
為何會如此？這要先提到太陽能電池板的製程，就來瞭解太陽能電池從搖籃到墳墓的整個生命週期吧！
太陽能發電的原理來自光電效應，這又牽涉到半導體，矽就是最豐富的半導體材料之一。在大多數情況下，矽的原始來源是一種稱為石英的礦物，它是二氧化矽結晶。二氧化矽在地殼裡佔了3成，可說取用不盡，它也是玻璃的主材料。
第一步就是採矽礦，這會使從業人員帶來健康和安全問題。在礦場，一種稱為矽肺病的職工傷害一直困擾行業，這一點只能用防護口罩來扼止。
當然，在工業時代，所有原材料都源於採礦，這個問題並非太陽能電池板生產所獨有，只是我們要記住這是一個重要問題。
在二氧化矽被提取出來後，需要精煉成更純淨的形式，才能應用在半導體工業上，這種稱為冶金級矽晶，是要用到巨大的熔爐，既然是熔爐，也就需要消耗大量的能量來運作，不管是燃燒化石燃料的傳統熔爐，或是利用高能電力的電弧爐，都是極大的耗能。也就是說，假如太陽能板在將來服役之後，生產出的電力沒有比製造時期的耗能更多，那麼這片太陽能板仍然不夠環保。
這聽起來嚴苛，但這是個很公平的標準，稱為「碳強度值」，或者是「生產碳足跡」。
另外，冶金級矽的生產過程，本身也會產生大量有毒氣體，如二氧化硫、一氧化二氮，當然還有二氧化碳。雖然排放量相對較低，但大規模生產太陽能電池板會產生大量這些氣體，而這些氣體會造成酸雨這類的污染。
但是，這還只是鑄造新面板過程的開始。這種冶金級矽還需要進一步加工。冶金級矽還與鹽酸結合形成三氯矽烷，這是半導體工業中「超純矽」的前半段。 我們要製造出多晶矽，但同時會有四氯化矽的副產品，而四氯化矽是一種劇毒。
對於更謹慎的製造商來說，可以對四氫化矽再次加工還原成矽，但加工意味著更多的成本，因此大多數情況下，它是被當成廢料而排放。如果四氯化矽與水接觸，會還原成二氧化矽與鹽酸，這顯然對環境不利。
儘管美國、英國和歐盟等國家/地區的環境標準非常嚴格，但現在大多數矽晶生產都發生在法規不那麼嚴格的遠東地區。2008年《華盛頓郵報》的一項調查顯示，大陸一家多晶矽工廠，將廢棄的四氯化物傾倒到鄰近的油田中，這引起了國際社會的強烈抗議，之後中國大陸制定了標準，要求至少 98.5% 的廢物被回收利用。
言歸正傳，完成多晶矽後，生產還沒有結束。多晶矽是磚狀的錠，它要再被切成薄片，然後在矽晶片上摻入鎵、鎘、砷、銻、鉍、鋰等物質，才能達到獨特的光生電性質。這些加工過程大多會對環境造成潛在的危害，比如會使用到磷酰氯，而磷酰氯也具有劇毒和強腐蝕性。
不僅是磷酰氯，加工步驟中還需要使用更危險的化學品，其中最重要的是氫氟酸。這是世界上最強大的酸之一，有「化骨水」之稱，如果處理不當，將非常危險。
由於氫氟酸造成的悲劇與工傷頗多，目前業界試著用傷害較低的氫氧化鈉代替氫氟酸，但是俗稱「苛性鈉」的氫氧化鈉也是以高腐蝕性聞名，因此它不能說安全，只是如果發生事故，危機處理會容易得多。
然而，這還不是太陽能光電池潛在危險的的全部故事。
製造過程中也消耗大量的水。包括冷卻、化學處理和空氣污染抑制都會用到，為了讓您大致了解用水量，在晶圓廠，大約 230~550百萬瓦的公用事業規模，在施工期間會消耗多達15億公升的水來控制灰塵。太陽能版在服役期間，可能還需要使用2600萬公升的水來清潔板子表面，以免被灰塵污垢給減弱功率。
雖然在火力電廠與核電廠運作期間，也會用到大量的水來冷卻，但是那些水是可以循環的。
再來說舊太陽能電池板會怎樣，大多數太陽能電池板的使用壽命在25年之內，即使沒有故障，仍會遇到功率更高的新一代太陽能板的競爭，也就要面對退役、移除並更換。根據國際可再生能源機構 (IRENA) 預測，到2050年，全球大約會有 7800 萬噸的太陽能電池板已經報廢，這是個巨大的數量。
我們期待太陽能板可以回收，但這並不容易，因為太陽能板是封裝在塑膠中並夾在玻璃和背板之間，雖然拆卸在技術上沒有挑戰性，但它需要時間，而在產業上「時間就是金錢」，過於耗時對回收公司來說，意味著過多的成本。
例如，在一個典型的電子垃圾處理設施中，太陽能電池板的鋁框架和接線盒，可以很單的被剝離，然後回收當中的金屬。然而，面板的其餘部分被封裝在乙烯-醋酸乙烯酯 (EVA) 的塑膠層，再黏合到玻璃上，要把3個部分給完整剝除相當麻煩。
出於這個原因，在歐洲、澳的回收商，只是簡單的用粉粹機輾成碎末，然後將它視為碎玻璃形式。
但是種廢玻璃通常不能直接使用，因為它含有塑膠、鉛、鎘和銻，必須重新淘洗，其工續比從原始矽砂中製作玻璃還要麻煩。
那麼，回收太陽能電池板上的金屬應該有利可圖吧！根據美國資源回收商的估計，一塊 60元的面板，回收之後可以產生3美元價值的鋁、銅和玻璃。
然而，在美國，回收整個面板的成本在12 到25美元之間，根本就是大虧本。要是什麼都不管，送進掩埋場，成本不到1美元。 因此從商業角度來看，回收太陽能板沒有明顯的經濟利益，何必呢？
還是有必要換換心情，仍然有不少研隊團隊在開發太陽能電池板的有效率回收方式，比如美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory簡稱NREL)領導的一個研究小組，正在研究一種回收光電池板的方法，他們正在審核加州的We Recycle Solar公司的回收程序。
自五年前成立以來，該公司已從家庭、企業和太陽能農場回收了數千塊電池板。和其他回收公司一樣，他們首先拆掉鋁框、電線等。然後他們將面板的其餘部分切碎，並對其進行特殊的化學處理、電解和其他過程。這種處理使公司能夠分離出金屬、矽和玻璃。
另一家位在德州的Echo Environmental公司，則不採用切碎法，而是採用銑削法，將太陽能板的塑膠層、光敏層與玻璃層分開。這會分離出玻璃的乾淨部分，這些被削下的玻璃可以出售給其他行業，比如製作玻璃纖維，或反光塗料的廠商。半導體的部分則進行其他冶煉。
位於澳洲的Lotus Energy公司，又開發了不同的方法，報導沒提及他們的步驟，僅說可以回收幾乎 100% 的舊太陽能電池板，而且過程不使用化學品。
總之，光憑市場機制，回收太陽能板不具備市場誘因，顯然只能採用立法的方式，以罰則與獎勵來推動產業界研究與執行太陽能板的回收工作。
也期望新一代的太陽能板能更於回收，無論如何，我們必須看到太陽能板的代價與處理問題，它必須被解決，這才能形成有效的環保產業。
文章來源：Renewable Energy Paradox: Solar Panels and Their Toxic Waste
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