全球太阳能光伏产业现在可能成为净能源生产者

过去十年来，太阳能行业的快速增长可能加剧了本来希望缓解的全球变暖局面，这仅仅是因为用于制造数百万个太阳能电池板的大部分能源都来自燃烧化石燃料。斯坦福大学的研究人员认为，这种讽刺即将结束。

斯坦福大学全球气候与气候研究中心的博士后迈克尔·戴尔（Michael Dale）表示，自繁荣开始以来，去年全球所有已安装的太阳能光伏（PV）面板产生的电量可能超过制造更多模块所需的能量。能源项目（GCEP）。随着技术的不断进步，全球光伏产业有望在2015年至2020年偿还其能源债务。

戴尔说：“这项分析表明，该行业正在取得长足进步。”他在最新版《环境科学与技术》发表的一项研究中开发了一种新颖的方法来评估该行业在全球范围内的进步。“尽管增长率惊人地快，但光伏正在为社会带来或即将开始为社会带来净能源收益。”

共同作者之一GCEP的负责人Sally Benson表示，取得这一成就的主要原因是，制造和安装光伏系统所需的能源输入稳步下降。Benson说，这项新研究表明，进入该行业的能源数量应继续下降，而这一问题仍然是研究的重要重点。

“ GCEP致力​​于开发可以广泛应用的，改变游戏规则的能源技术。如果我们能够继续降低能源投入，我们将从光伏发电中获得更大的收益。”她说。“开发具有较低能源需求的新技术将使我们能够以更快的速度发展该行业。”

用于生产太阳能电池板的能量非常大。在大多数面板的核心位置生产硅的第一步是，使用通常来自燃煤发电厂的电力在3000华氏度的温度下熔融石英岩。

随着安装面板数量的增加，投资和技术发展急剧增加，新的光伏组件的能源成本下降了。现在，更薄的硅晶片被用于制造太阳能电池，现在将不那么精炼的材料用作硅原料，并且在制造过程中损失了较少的昂贵材料。使用薄膜技术的太阳能电池的效率越来越高，它依赖于铜，锌，锡和碳等富含地球的材料，因此有可能实现更大的改进。

戴尔说，要想被认为是成功的，或者仅仅是一种积极的能源技术，光伏面板必须最终偿还投入其中的所有能源。从2000年到现在，光伏行业一直处于能源短缺状态，比五年前生产的能源消耗多了75％。由于能源输入的减少，更耐用的面板以及将太阳光更有效地转化为电能，该行业的研究人员最早要在2015年还清这种能源债务。

战略意义

如果当前的快速增长速度持续下去，那么到2020年，光伏系统将产生全球约10％的电力。按照当今的能源回收率，生产和安装新的光伏组件将消耗全球约9％的电力。但是，如果光伏系统的能源强度继续以其当前的学习速度下降，那么到2020年，该行业的稳定增长将消耗不到全球电源的2％。

如果不特别注意减少能量输入，则可能不会发生这种情况。光伏行业的能源成本可能与财务成本大不相同。例如，太阳能电池外部的安装和组件（例如布线和逆变器）以及许可等软成本仅占系统财务成本的三分之一，但仅占能源输入的13％。该行业主要致力于降低财务成本。

光伏行业可以继续以不同的方式降低生产面板的能源成本，例如使用更少的材料或切换到能源成本比基于硅的技术更低的面板。这项研究的数据涵盖了各种基于硅的技术，以及使用碲化镉和硒化铜铟镓作为半导体的较新技术。这些类型的光伏面板加起来占已安装面板的99％。

通过在具有高质量太阳能资源的位置（例如美国西南沙漠和中东）安装光伏面板，也可以减少能源回收时间。戴尔说：“目前，德国约占已安装市场的40％，但德国的日照并不那么好。”“因此，从系统角度来看，最好在阳光较多的地方部署光伏系统。”

研究人员说，这种能源成本和收益的核算应应用于任何新的能源生产技术，以及应用于具有较大前期能源成本的节能战略，例如翻新建筑物。GCEP研究人员已开始将分析应用于能量存储和风力发电。

普雷考特能源研究所的马克·金

本文最初发表在《斯坦福报告》上。