北京科技大学冶金与生态工程学院 ■ 侯明山 李士琦 刘超 董洪波

一 引言

太阳能是地球上最丰富的能源，一年内到达地球表面的太阳能总量是目前探明能源总储量的一万倍[1]，同时太阳能是取之不尽，用之不竭的，是可以持续利用的能源。而化石能源如煤、石油、天然气等，储量日益减少，且带来了严重的环境污染问题，于是近几年光伏发电行业得到快速发展。图1为中国、日本、美国及世界其他国家太阳电池产量[2]。

光伏发电行业得到快速发展的同时，有人对光伏发电技术的清洁程度表示忧虑[3]，主要表现在CO2减排能力、重金属排放和SiCl4等问题。本文将应用时空多尺度分析和全生命周期评价分析方法对这几个问题进行计算与分析，以探讨光伏发电技术清洁与否。

二 分析方法

1 多尺度分析

太阳电池是将太阳辐射能直接转化为电能的半导体器件，光伏发电是光电转换过程，转换过程以电子为介质，不涉及碳元素的化学反应，没有任何污染物的产生和排放，是完全清洁的过程。但此过程是在极小、极短时间内的微观尺度下进行的。

研究某个系统，要把这一系统定位在合适的时空尺度范围内。太阳能取之不尽、用之不竭是相对人类而言，若把时空尺度放大到宇宙、亿年的层次上，太阳也有终结时，这一过程为100亿年左右。显然用亿年的时间尺度来探讨人类活动过大，这一尺度就人类而言就是无穷尽的。将光伏发电放在人类的时空尺度(年、米)下探讨，从矿石熔炼多晶硅到光伏系统发电直至报废这一过程约为20年左右。……