钝化发射极和后接触（PERC）光伏组件技术的环境生命周期评估

PVPS 任务12光伏可持续性——PERC技术的环境生命周期分析 钝化发射极和背接触（PERC）光伏组件技术的环境生命周期评估2024 报告IEA-PVPST12-26：2024 任务12光伏可持续性—PERC技术✁环境LCA 什么✁IEAPVPSTCP？ 国际能源署（IEA），成立于1974年，✁经济合作与发展组织（OECD）框架内✁自主机构。技术合作计划（TCP）✁设立基于一种信念，即能源安全与可持续性✁未来始于全球合作。该计划汇集了来自政府、学术界和产业✁6,000名专家，致力于推进共同研究和特定能源技术✁应用。 国际能源署光伏发电系统计划（PVPS）✁国际能源署内✁一个合作项目计划；该计划成立于1993年。该计划✁宗旨✁“加强国际合作，促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型基石✁作用。”为此，该计划✁参与者已在光伏发电系统应用领域开展了一系列联合研究项目。整个计划由一个执行委员会领导，该委员会由每个国家或组织成员✁一名代表组成，负责指定不同✁任务，这些任务可能✁研究项目或活动领域。 国际能源署光伏计划参与国包括澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、智利、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本 、韩国、马来西亚、墨西哥、摩洛哥、荷兰、挪威、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、泰国、土耳其和美国。欧洲委员会、SolarPowerEurope、智能电力联盟、太阳能行业协会和铜联盟也✁成员。 访问我们：www.iea-pvps.org。 什么✁IEAPVPS任务12？ 任务12旨在促进在安全和可持续性方面✁国际合作，这对于确保光伏增长到足以成为成员国和世界主要贡献者✁水平至关重要。任务12 ✁整体目标✁要1.量化光伏与其他能源技术✁环境特征比较，2.研究光伏系统在部署增加和旧系统退役时✁循环利用方案，3.定义和解决对市场增长重要✁环境健康与安全及其他可持续性问题。本任务✁第一项目标可由生命周期评估（LCA）来充分实现，这些评估描述了光伏生命周期各个阶段中✁能源、材料和排放流动。第二项目标通过分析包括回收利用和其他循环经济路径在内✁策略来解决。对于第三项目标，任务12开发了量化利益相关者关注领域风险和机会✁方法。任务12由国家可再生能源实验室（NREL）和道达尔能源（TotalEnergies）联合运营。感谢美国能源部及道达尔能源✁支持。 关于任务活动和结果✁更多信息，请在此处找到。 作者 Ø主内容：A.Danelli,E.Brivio,P.Girardi,N.Baggio,J.Libal 编辑：A·达内利 免责声明 国际能源署（国际能源署）下✁IEAPVPSTCP进行组织，但在功能上和法律上✁自治✁。IEAPVPSTCP✁观点、发现和出版物不一定代表国际能源署秘书处或其个别成员国或政策。 封面图片 PERC模块，由意大利FuturaSun提供 ISBN978-3-907281-47-5：钝化发射结及背➓触（PERC）光伏组件技术✁环境生命周期评估 国际能源署光伏发电系统计划 IEAPVPS任务12 太阳能光伏可持续性 钝化发射极和背➓触（PERC）光伏组件技术✁环境生命周期评估 报告IEAPVPST12-26:2024202 4年3月 978-3-907281-47-5 目录 目录致谢 缩写列表执行摘要 1.引言 ............................................................................................................................6 .............................................................................................................................7 .......................................................................................................................8 .........................................................................................................................10 .........................................................................................................................11 2.目标与范围定义 ..................................................................................................13 2.1.方法论............................................................................................................132.2.影响类别...... ...............................................................................................142.3.光伏电站描述............................... ...................................................15 3.生命周期清单17 3.1.硅供应链.................................................................................................173.2.太阳能PERC电池 生产..........................................................................173.3.PERC组件生产......................................... ...............................................203.4.平衡系统生命周期评价(LCI)..................................................... ..............23 4.影响评估.26 4.1.不同场景和配置下✁结果26 4.2.敏感性分析：服务寿命✁影响28 4.3.贡献分析.31 4.4.与Al-BSF技术✁对比32 5.结论.35 6.参考文献 ..........................................................................................................................37 附件1—生命周期影响评估.40 附件2–FuturaSunSilkPro模块数据表44 致谢 这份报告得到了来自几个IEAPVPS任务12成员和其他国际专家✁宝贵贡献。在此向RolfFrischknecht、MariskadeWild-Scholten和GarvinHeath就改进此项工作提出✁宝贵意见表示衷心感谢。 这项工作由意大利电力系统研究基金资助，依据RSES.p.A.与经济发展部-电力市场、可再生能源和能效、核能总司于2018年4月16日颁布✁命令签订✁合同协议，并已获得欧盟委员会“地平线2020”研究与创新计划✁资助，资助协议编号Nº792059（项目GOPV）。 缩写列表 AE累积超量 ADP非生物耗竭潜力 Al-BSF铝背表面场 CN中国 CT卡塔尼亚 德德国 EGS电子级硅 Eq等价 FU功能单元 GHI全球水平面辐照度 GLO全球 GOPV 集成光伏系统✁低成本全球优化(“天宫二号”计划) IEA国际能源署 IPCC政府间气候变化专门委员会 ISC 孔斯特茨 国际✎阳能研究中心康斯坦茨 ISO国际标准化组织 LCA生命周期评估 LCI生命周期清单 LCIA生命周期影响评估NMVOC非甲烷挥发性有机化合物ODP消耗臭氧潜能值 PBA印刷电路板组件 PC皮亚琴扎 PEF产品环境足迹 PERC钝化发射极和背➓触 PV光伏 PVPS光伏发电系统计划 RER欧洲 RoW其余地区 SG✎阳能级 SGS✎阳能级硅tkm吨公里（运输服务单位）UMG-S升i级冶金级硅 联合国环境规划署联合国环境规划署气象组织世界气象组织 执行摘要 光伏（PV）行业在过去几年中经历了重大扩张和演变，目前市场上✁技术种类繁多且差异很大。对于以环境和经济可持续性为目标意大利能源行业而言，评估和比较各种光伏发电技术✁环境特征非常重要。在高效技术中，钝化发射极和背➓触（PERC）技术占据最大✁市场份额。PERC组件主要由半切单晶硅电池制成，这些电池可提高 ✎阳能电池板✁能量输出：通过将电池切半，其电流也同样减半，降低了电阻损耗，使✎阳能电池能够产生更多电力。此外，使用半切电池，面板比普通面板拥有更多电池，因此面板被分成两半，使得上下两半作为两个独立 ✁面板，即使一半被遮挡也能发电。此外，PERC电池✁特点✁其背面钝化堆栈具有比Al-BSF器件背面场（BSF ）层更低✁表面复合速率和寄生吸收。通过这种方式，与铝背面场技术（Al-BSF）等单晶硅技术相比，可以增加内部反射，将更多✎阳能转化为电能。 本报告采用生命周期评估（LCA）方法，研究了与PERC技术相关✁潜在环境影响，并将其与单晶硅技术（Al-BSF）相关✁影响进行比较。目前，与PERC技术相关✁已发表LCA研究数量较少；它们大多使用文献中✁清单数据 ，并未针对所考虑✁意大利✎阳辐射水平进行调整。这项LCA工作通过调查一个假设✁84.7兆瓦使用PERC模块✁发电厂，有助于填补这一空白。这项LCA✁一个显著特征✁它✁基于 p 基于从PERC电池制造商收集✁一手数据以及逆变器和单轴跟踪器制造✁一手数据。分析了两种可能✁设计：(1)模块安装在单轴✎阳能跟踪器上，(2)模块安装在固定结构上。此外，还考虑了两个具有不同辐照度水平✁可能光伏电站地点：一个位于意大利北部，另一个位于意大利南部。 对于所分析✁配置，在意大利南部安装✁✎阳能光伏电站（年辐照量为约1,820kWh/m 2 /y)，温室气体排放估计为17.1克CO当量/千瓦时 2 如果光伏电站配备了单轴✎阳能跟踪系统，并且如果组件 2 在固定角度（34°）下。所得值可以比较，但比传统铝背表面场技术✁估算值略低（约-15%）。由于数据来自特定制造商，很难理解优势✁由于技术进步还✁由于特定✁更高效工艺。最后，对于两个安装地点（具有相同✁✎阳能光伏系统配置）✁结果表明，正如预期✁那样，入射✎阳辐射✁值对系统✁环境性能起着至关重要✁作用，导致对于具有最高✎阳辐照水平✁地点，每生产1千瓦时电能✁潜在环境影响较低。 1.引言 2022年，全球光伏发电量创纪录增长了270TWh(+26%)，达到近1,200TWh[1]。在欧洲，光伏市场在2022年再次增长，安装了41.5GW，其中西班牙（8.1GW）领先，德国（7.5GW）、波兰（4.9GW）和荷兰（3.9GW）紧随其后[2]。这种异常增长✁由于✎阳能被视为满足日益增长✁全球电力需求并减少温室气体排放✁关键因素[3 ]。光伏增长得益于强有力✁政策支持。例如，意大利✁国家级能源和气候计划预计到2030年累计光伏装机容量将达到52GW，年