从 2008 年开始,太阳能制造业从原本的产地欧洲、日本、美国,转移至中国、马来西亚、菲律宾与台湾,如今将近一半的太阳能电池都在中国生产,虽然带动了当地产业的兴起,却也让这些地区饱受污染之苦,并让从事相关工作者身处危险的环境。
污染得从头说起──从挖掘到精炼
要准确说明这些问题,必须从太阳能电池的制造谈起。虽然产生太阳能电池的技术有很多种,但大部分都是从石英砂开始,先不说之後的提炼,光从矿山中挖取石英砂,就是从古至今对健康危害最深的职业之一,会让矿工染上矽肺病(silicosis)。
石英砂挖掘出来後,首先透过电弧炉将石英砂还原成冶金级的矽(Metallurgical Grade Silicon, MGS),大多用於炼钢,在这一阶段中,需要输入大量的能源来保持电弧炉的高温,而所产生的二氧化碳与二氧化硫,对施作人员与环境危害较轻。
下一阶段则是将冶金级的矽精炼,除去内部的杂质,让矽的纯度更高,精炼过程包括将氢氯酸(hydrochloric acid)加入冶金级的矽,进行氯化反应生成三氯氢矽(trichlorosilanes),之後加入氢气进行一次性还原产生高纯度的多晶矽(polysilicon),在整个过程中最多有 25%的三氯氢矽会转化为多晶矽,同时伴随非常毒的附产品四氯化矽(silicon tetrachloride)产生,估计每生产一吨的多晶矽,会有 3~4 吨的四氯化矽。
大部分的制造商会将四氯化矽回收再利用,因为所消耗的能源会比从最原始的原料(二氧化矽)来的少,所以回收四氯化矽能省钱;但有一好没两好,这些设备需要花费上千万美元,因此一些业者会直接将附产品排放掉。当这种具强腐蚀性的有毒液体遇到潮湿空气,马上分解成矽酸和剧毒气体氯化氢,会刺激人体眼睛、皮肤与呼吸道刺激,遇上星火则会爆炸,用於倾倒或掩埋四氯化矽的土地将变成不毛之地,树木和草都无法生长。
当太阳能产业还没那麽庞大时,太阳能电池所需要的矽主要来自晶片制造商所淘汰的矽晶片,半导体产业对矽的纯度要求更高,因此要求较低的太阳能电池可接受它们的「淘汰品」,但当太阳能产业爆红後,所需的矽已远超过能接收到的,必须新建许多提炼工厂才够用。然而很少有国家为四氯化矽设定严格的处理法则,拥有最多提炼厂的中国也不例外。