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製造能源需要能源——即使是太陽能宏偉計劃也是如此。從石英砂的開採到塗覆乙烯-醋酸乙烯酯，製造光伏 (PV) 太陽能電池需要能源——而這些能源通常來源於化石燃料的燃燒。但一項新的分析發現，即使考慮到所有涉及的能源和浪費，如果光伏發電取代化石燃料，也能減少近 90% 的空氣汙染——包括導致氣候變化的溫室氣體。
環境工程師瓦西里斯·弗特納基斯是紐約州阿普頓布魯克海文國家實驗室的高階科學家，他和他的同事們研究了四種最常見的光伏電池型別：多晶矽、單晶矽、帶狀矽和薄膜。（其他競爭者，如非晶矽或超高效多結電池，因缺乏資料或迄今為止缺乏廣泛應用而被排除在外。）即使考慮到薄膜太陽能電池的低效率或為其他型別光伏電池提純矽所需的能源，所有這些電池在其整個生命週期內的排放量都明顯低於生產等量電力所需的化石燃料。
事實上，它們的大部分“髒亂”方面都源於燃煤發電廠或其他化石燃料發電廠的間接排放，這些發電廠為光伏製造設施提供電力。
根據同一團隊早先的一項分析，這四種類型的太陽能電池在製造過程中所消耗的能源可以在一到三年內回收。即使是生產過程中能源消耗最高的——能量轉換效率為 14% 的單晶矽酸鹽電池——每千瓦時也僅排放 55 克（1.9 盎司）的全球變暖汙染物，這只是燃煤發電廠每千瓦時排放的近一公斤（2.2 磅）溫室氣體的一小部分。
研究人員在《環境科學與技術》雜誌上寫道，即使薄膜太陽能光伏電池使用了從採礦泥漿中回收的鎘等重金屬，但總體有毒排放量也“比燃煤發電廠低 90 到 300 倍”。
隨著技術不斷提高其將陽光轉化為電力的效率或被證明比製造商預期的 30 年壽命更長，太陽能光伏的能源效益只會提高。“沒有理由認為它不能持續超過 30 年，”弗特納基斯說。
如果太陽能開始為其自身的生產提供動力——所謂的“光伏自繁迴圈”，即光伏發電產生的電力用於生產更多的光伏電池——那麼前景將更加光明。“我認為[製造]設施中 30% 的能源消耗很容易從他們[在]屋頂和停車場可用的土地上獲得，”弗特納基斯說。
而且，正如弗特納基斯及其同事在《大眾科學》最近的一篇文章中提出的那樣，如果壓縮空氣等儲能技術得到改進，那麼光伏發電可以滿足美國大部分的電力需求。“有了儲能，”弗特納基斯說，“實現 100% 是可行的。”