По данным Международной ассоциации производителей свинца (International Lead Association), в мире ежегодно добывается около 5 миллионов тонн свинцовых руд, а мировой рынок свинца оценивается примерно в 15 миллиардов долларов. Свинец содержится в различных минералах в земной коре и широко применяется в промышленности. Основная часть спроса на этот материал приходится на автомобильную промышленность, где он используется в свинцово-кислотных аккумуляторах.
Токсичность свинца для людей и животных давно известна. По данным Агентства по охране окружающей среды США, свинец может быть причиной ряда дефектов роста у детей и развивающихся плодов, а также высокого кровяного давления, повреждения почек и репродуктивных проблем у взрослых. Попав в окружающую среду, он очень медленно распадается.
Сегодня использование свинца строго ограничено и запрещено для определенных применений во многих юрисдикциях, включая Соединенные Штаты, Европейский Союз и Японию.
В соответствии с европейской Директивой об ограничении использования опасных веществ (The Restriction of Hazardous Substances Directive 2002/95/EC), использование паст, содержащих свинец, ограничено, за исключением случаев, когда замена невозможна с технической / научной точки зрения. В документе отмечается, что закон «не должен препятствовать развитию технологий использования возобновляемых источников энергии, которые не оказывают негативного воздействия на здоровье и окружающую среду и которые являются экологически устойчивыми и экономически жизнеспособными». Для фотоэлектрических систем сделана конкретная оговорка, речь идёт о солнечных панелях, «предназначенных для использования в системе, которая разработана, собрана и установлена профессионалами для постоянного использования в определенном месте для производства энергии из солнечного света для общественных, коммерческих, промышленных и жилых применений».
Типичный 60-элементный солнечный модуль из кристаллического кремния, производимый сегодня, содержит до 12 граммов свинца. Этот свинец в основном содержится в покрытии лент и паяльной пасте, используемых для соединения ячеек. «В настоящее время большинство производителей фотоэлектрических систем используют ленту, содержащую свинец», — говорит Дон Ху из отдела технического обслуживания китайского производителя LONGi Solar. «Большая часть ленты сделана из меди, а на нее нанесено 67% олова и 37% свинца. При пайке для соединения ячеек слой покрытия плавится и плотно соприкасается с серебряной шиной». Свинец является идеальным материалом для этого процесса из-за низкой температуры плавления.
Учитывая относительно небольшое количество свинца, используемого в фотоэлектрической промышленности, и тот факт, что свинец полностью «запакован» в материалы модуля, маловероятно, что сами по себе солнечные продукты станут причиной серьезного загрязнения свинцом, даже в худшем случае – если больший процент панелей будет заканчивать свою жизнь на свалке.
В связи с этим неудивительно, что устранение свинца из производства не является приоритетной задачей для большинства производителей модулей. «Пока свинец разрешен к использованию в модулях в соответствии с экологическими стандартами, никто не видит причин отказаться от него», — говорит Михаэль Эссич, представитель немецкого производителя Teamtechnik. «Стоимость свинцовой ленты ниже, чем у любой бессвинцовой версии. При использовании свинца у вас более низкая температура плавления и меньшее число поломок, а также, в первую очередь, более низкие затраты».
«Бессвинцовые ленты значительно увеличат производственные затраты и приведут к гораздо более низкому выходу продукции и эффективности модулей», — говорит Андреа Виаро, руководитель отдела технического обслуживания в Европе JinkoSolar.
Хотя отказ от свинца не является первоочередной задачей отрасли, довольно активно развиваются бессвинцовые альтернативы. На картинке выше, взятой из доклада ITRPV, показано, что доля бессвинцовых паст на рынке уже сегодня превышает 30%, а к 2026 году превысит 80%. В том же докладе отмечается, что доля свинцового припоя в отрасли снизится с нынешних 90% до тридцати с небольшим процентов к 2029 году:
Некоторые инновационные типы солнечных панелей, такие как HJT и IBC вообще не предусматривают использование свинца. В них для соединения ячеек используются электропроводящие клеи (ECA) или другие устройства.
Например, ячейки в модулях SunPower Maxeon, основанных на технологии IBC, соединяются с помощью небольших контактных площадок по краям ячейки и резервной платы межсоединений. Для такого типа контактов свинец не нужен.
Гетероструктурные модули (HJT) российской компании «Хевел» также не содержат свинца (а также мышьяка, кадмия, шестивалентного хрома, ртути и пр.). Именно поэтому они отнесены к низшему, пятому классу опасности по российской классификации, к которому также относятся скорлупа от куриных яиц, отходы щепы, опилки и стружка натуральной чистой древесины, отходы бумаги и картона от резки и штамповки, пищевые отходы кухонь и организаций общественного питания и др. Можно сказать, что все модули, произведенные компанией «Хевел» не опаснее картона или яичной скорлупы.
Да, такие изделия относятся к премиальному классу и несколько дороже обычных модулей, но они также отличаются высокой эффективностью.
Таким образом, хотя содержание свинца в солнечных панелях не является большой проблемой, и на фотоэлектрическую промышленность приходится лишь крохотная доля мирового потребления этого металла, в отрасли уже существуют достойные бессвинцовые альтернативы, и к концу следующего десятилетия, вероятно, свинец будет в значительной степени вытеснен из производства солнечных модулей.
При подготовке статьи использованы материалы PV—magazine, International Lead Association и ITRPV.
Читайте также: Утилизация солнечных модулей (панелей). Проблемы, регулирование, практика.