PbSe量子点太阳能电池生命周期评价的研究

摘要

面对环境形势的日益严峻，如今许多新兴科学技术正在被研发来解决这个问题，而其中能源问题尤其明显。然而，这些兴起的技术虽然在使用过程中避免了部分环境污染问题，但是在其整个生命周期过程对环境的影响依然不容忽视。本研究在对PbSe量子点太阳能电池生命周期评价(LCA)过程中，利用生命周期评价软件 GaBi对 PbSe量子点太阳能电池的全生命周期，包括从原料开采开始的量子点合成、电池制造、组件生产以及电池使用各阶段构建模型，利用生命周期影响评价方法CML及Ecoinvent数据库中的工艺过程数据对其进行能源效应以及环境影响的定量评估。除此之外，通过可获得的数据，分别比较不同形式能源(太阳能、水力、风力、核能等)发电以及不同太阳能电池(PbSe、CdSe、CdTe、多晶硅和单晶硅)的能源效应和环境效应影响。
　　研究结果得出PbSe量子点太阳能电池(转换效率为6.2％，寿命为25年)的一次能源需求(Primary Energy Demand，PED)总量为1500MJ/m2；能量回收期(Energy Payback Time，EPBT)为1.68-4.57年；全球变暖潜能(Global Warming Potential，GWP)为8g CO2-eq./kWh；酸化潜能(Acidification Potential，AP)为47.41mg SO2-eq./kWh；重金属排放潜能(Heavy Mental Emissions Potential，HMEP)为549.71μg/kWh；富营养化潜能(Eutrophication Potential，EP)为50.14mg PO43--eq./kWh。比较结果得出，太阳能发电在一次能源需求小于其他任何形式能源的发电；在人体毒性潜能上，太阳能发电小于风力发电及核能发电，稍大于水力发电；而在光化学氧化潜能、臭氧层消耗潜能、全球变暖潜能、富营养化潜能及酸化潜能上也仅仅是略微高于核能发电、水力发电和风力发电；PbSe量子点太阳能电池除重金属排放潜能高于其他太阳能电池，在其他潜能及能量回收期上都少于其他太阳能电池(除CdSe)。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 本章小结

2 PbSe量子点太阳能电池生命周期评价模型

2.1 目标定义

2.2 对象确定

2.3系统边界

2.4功能单位

2.5 数据来源

2.6清单分析

2.7 影响评价

2.8 本章小结

3 PbSe量子点太阳能电池的生命周期评价

3.1 一次能源需求(Primary Energy Demand, PED)

3.2 能量回收期(Energy Payback Time, EPBT)

3.3 全球变暖潜能(Global Warming Potential, GWP)

3.4 酸化潜能(Acidification Potential, AP)

3.5 重金属排放潜能(Heavy Mental Emissions Potential, HMEP)

3.6 富营养化潜能(Eutrophication Potential, EP)

3.7 本章小结

4 环境效应比较

4.1 不同能源形式发电的生命周期影响的比较分析

4.2 不同太阳能电池生命周期影响的比较分析

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 不足与改进

致谢

参考文献