利用光伏发电不会产生污染，不会产生温室气体，也不会使用有限的化石燃料资源。这些都是巨大的环境效益，但正如我们所说，赚钱需要钱，节约能源也需要能源。这个概念可以用术语“能源回报”来概括，即PV系统必须运行多长时间才能回收能源以及相关的污染和CO的产生2那是建立这个系统的首要条件 屋顶光伏系统的能源回收期估计为4年、3年、2年和1年:使用当前多晶硅光伏组件的系统为4年，当前薄膜组件为3年，未来多晶硅组件为2年，未来薄膜组件为1年。由于能源回报为1-4年，假设预期寿命为30年，光伏系统产生的能源中87%至97%将不会产生污染、温室气体和资源损耗。让我们来看看目前和未来光伏系统的4-3-2-1回报是如何估计的。 晶体硅光伏系统的回报是什么?目前出售的大多数太阳能电池和模块都是结晶硅。单晶硅和多晶硅都使用大的纯硅晶片。净化和结晶硅是太阳能电池制造过程中最耗能的部分。增加能量输入的硅电池和模块处理的其他方面包括:将硅切割成晶圆，将晶圆加工成电池，将电池组装成模块(包括封装)，以及制造大楼的能源消耗。 由于今天的光伏工业通常会对微电子工业中的任何一种“不太好的”硅进行再结晶，而且净化和结晶硅所用的能量估计相差很大，因此能源回报的计算并不简单。在光伏产业开始制造自己的硅之前(这在不久的将来是可以做到的)，必须对计算晶体光伏的回报做出关键的假设。 为了计算回报，荷兰研究人员Erik Alsema回顾了以前的能量分析，并没有对最初用于结晶微电子废料的能量进行“充电”。他对在不久的将来制造无框光伏所用能源的“最佳估计”是600千瓦时/米2适用于单晶硅模块和420千瓦时/米2multicrystalline硅。假设转换效率为12%(标准条件)和1700千瓦时/米2根据Alsema的计算，每年可用的太阳能(美国平均为1800美元)的回报约为4年用于当前的多晶硅光伏系统。他预测未来10年，“太阳能级”的硅原料和14%的效率，将能源回报降低到大约2年。
其他近期的计算结果普遍支持Alsema的数据。日本研究人员Kazuhiko Kato等人基于太阳能级原料．计算多晶硅的回报约2年(根据美国太阳能资源调整)。Palz和Zibetta还计算出目前多晶硅光伏的能源回报约为2年。对于单晶硅(Alsema没有计算过)，加藤计算的回报是3年，当时他对劣质原料完全不收费。 薄膜光伏系统的回报是什么?薄膜光伏组件使用很少的半导体材料。制造薄膜的主要能源成本是在其上沉积薄膜的基板、薄膜沉积过程和设备操作。对于所有薄膜技术(二硒化铜铟、碲化镉、非晶硅)来说，这些能量成本是相似的，只是在薄膜沉积过程本身有所变化，因此非晶硅是一种具有代表性的技术。 Alsema估计需要120 kWh/m2以制造不久的将来，无框，非晶硅光伏组件。他又增加了120千瓦时/米2用于用于安装在屋顶的网格连接系统的框架和支撑结构。假设转换效率为6%(标准条件)和1700千瓦时/米2根据Alsema的计算，目前的薄膜光伏系统每年的投资回报约为3年。加藤和帕尔茨计算出非晶硅的投资回报更短，每个都在1-2年之间。 删除框架，减少铝在支撑结构的使用，并假设保守的提高到9%的效率和其他改进，Alsema预计薄膜光伏从现在起10年的回报下降到只有1年。 因此，对于1到4年的能源产出投资，光伏系统可以提供多达30年或更长时间的清洁能源。请注意，这些数字是屋顶系统。地面安装系统的支持结构——可能更有利于中央公用事业发电——将使投资回收期再增加一年左右。 有多少公司2PV能避免污染吗?美国家庭平均每月用电量为830千瓦时。平均而言，利用太阳能发电1000千瓦时，可减少近8磅二氧化硫、5磅氮氧化物和1400多磅二氧化碳的排放量。在其28年的清洁能源生产计划中，屋顶系统有2年的回收期，满足家庭用电的一半，将避免传统发电厂排放超过半吨的二氧化硫、三分之一吨氮氧化物和100吨二氧化碳。光伏显然是一项明智的能源投资，具有巨大的环境效益! |