光伏（PV）制造業(yè)日漸成為一個重要的新興產業(yè)，但它也面臨著兩個重大的挑戰(zhàn)。首先，它必須要達到與傳統(tǒng)發(fā)電每瓦成本相當的水平。其次，它必須確保自己維持一個“綠色”的生產制造方式，以便使太陽能給環(huán)境帶來的好處不會被電池制造過程中產生的污染而抵消（圖1）。

    從歷史來看，太陽能電池制造主要基于半導體技術，但現在也逐漸融合了平板顯示器（FPD）制造技術，用以生產大型太陽能電池板。這給光伏制造商提供了一個極好的機會，可以汲取過去20年來在半導體和FPD產業(yè)的經驗，降低生產成本以及對環(huán)境的影響。
    縱觀半導體產業(yè)的發(fā)展，與光伏制造商目前面臨的情形類似，都受到來自成本和環(huán)境方面的壓力。從成立伊始，消費需求和競爭壓力就成為了提高運算能力和降低價格的無情動力。此外，雖然半導體行業(yè)最初被認為是相對清潔的，但它最終不得不承認并解決與水體污染和危險廢物氣體相關的重大問題，以及高耗水量和耗電量的問題。因此，通過改善設備生產力、能源使用效率、系統(tǒng)集成和廢棄物管理，半導體產業(yè)在減少生產成本和降低對環(huán)境的影響上積累了相當多的專門知識。本文將討論那些太陽能產業(yè)可以較容易采用的方法和技術，以解決所面臨的類似挑戰(zhàn)。
                              “綠色”認定的要求

     太陽能行業(yè)從一開始就需要采取綠色的制造方式。這有幾個原因：首先，作為替代能源之一，其主要的吸引力在于通過太陽能技術發(fā)出的電是無污染的。然而，如果事實是，制造太陽能電池板跟天然氣或煤發(fā)電產生相當的污染，該行業(yè)就會有失去其大部分吸引力的危險—替代能源的競爭對手將會迅速利用這一弱點。在一些新興的太陽能市場，關于氣體減排和安全處理光伏制造副產品的問題已經出現，需要整個行業(yè)作為一個整體迅速解決這些問題。
     在替代能源快速增長的歐洲市場，太陽能制造商已經面臨嚴格的微粒、氣體及水的排放法規(guī)。整個行業(yè)正越來越多地采用德國空氣質量標準（TA Luft），并有可能成為太陽能電池制造實際上的全球標準（見《排放處理的選擇和對環(huán)境的影響》一文）。在環(huán)保法規(guī)相對不嚴格的地區(qū)，制造商仍可選擇提前遵循這些規(guī)定的要求，以避免產生長期成本，并降低負債的風險。對部分太陽能電池制造商來說，預計將來會受到環(huán)境法規(guī)管理，因此現在就遵循這些法規(guī)，避免由于新規(guī)定的要求而升級已有設備，從長期來看，實際上降低了成本。這樣做，他們就一定比那些沒有貫徹執(zhí)行環(huán)境管理，直到被要求時才執(zhí)行的競爭對手更加有利。
    但是，要獲得廣泛采用，太陽能行業(yè)不僅僅須要解決其環(huán)境問題；它還必須達到電網平價。這需要進一步削減太陽能電池制造的成本。在大多數情況下，清潔生產在降低營運成本方面可以發(fā)揮重大的作用—例如，減少能源和水的消耗。降低能耗對于能源基礎設施相對薄弱的新興國家特別重要，減少水的消耗在像中東這樣的干旱地區(qū)非常重要，而中東極有潛力成為太陽能“農場”的位置?，F在著手投資進行綠色制造，可以在財務和人力資源兩方面幫助太陽能電池制造商避免潛在的污染和清理費用。否則這些潛在的費用對企業(yè)收益和品牌資產都可能造成長期的消極影響。
    隨著太陽能市場的發(fā)展，太陽能電池生產過程中的能源消耗量將變得越來越重要。2008年6月份，市場調研機構iSuppli公司預測，到2010年將會有多達400個年產量超過1兆瓦光伏電池的太陽能電池生產線，與2007年相比增加了四倍。隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展，它將與其他行業(yè)競爭日益昂貴的能源資源。要達到同常規(guī)能源電網平價，整體上成為能源的貢獻者，而不是能源的凈消費者，那么它必須最大限度地減少用于制造太陽能電池板的能量。
    半導體行業(yè)已經盡力解決了許多太陽能工業(yè)現在所面臨的污染問題。此外在從200mm過渡到300mm晶圓的過程中，半導體設備制造商克服了購置成本的問題。這與太陽能行業(yè)所面臨的問題相仿，太陽能也正向下一代生產設備過渡。這兩個行業(yè)面臨著非常相似的挑戰(zhàn)，在降低制造成本的同時，生產出更強大且更高效的產品。半導體和太陽能行業(yè)所使用的工藝和材料之間具有大量相似之處，這給太陽能電池制造商提供了一個絕佳的機會，使它可以將半導體制造業(yè)開發(fā)的子系統(tǒng)納入其制造流程。
                                     易于采用的工藝和技術
    一些系統(tǒng)可以很容易地從半導體制造業(yè)過渡到太陽能電池制造領域，例如用于排除各種制造工藝、污染減排系統(tǒng)和腔室清潔系統(tǒng)中氣體的真空泵。
    此外，半導體產業(yè)中的系統(tǒng)集成經驗，可有助于提高設備的生產能力，這正是降低生產成本的關鍵因素。
                                     濕泵與干泵
    不久前，半導體產業(yè)由需要油來形成真空密封的“濕”真空泵轉移到“干”泵，消除了在真空環(huán)境里使用油的必要，大大減少了對維修的要求，濕泵的維修通常很貴并可能帶來危險。這一做法有助于減小風險和降低處理危險廢棄物的費用。干泵比濕泵消耗的電力更少。特別是，干泵維護時間間隔通常較長，在兩次維護之間會獲得更多的產出，這也是降低整體運行成本的一個重要要求。
                                     排放處理系統(tǒng)
    對太陽能產業(yè)來說，為半導體制造而開發(fā)的廢物排放處理系統(tǒng)是另一個極好的技術轉移的機會。由于排放處理技術通常被視為成本，而不是額外價值，因此為半導體行業(yè)提供排放處理系統(tǒng)的制造商們不得不激烈競爭，以降低他們排放處理系統(tǒng)的運營成本和環(huán)境負擔，這些優(yōu)勢可以直接轉移到太陽能制造業(yè)。
    現在半導體行業(yè)所采用的先進排放處理系統(tǒng)，可以提供比前幾代系統(tǒng)更低的擁有成本（CoO）。例如，基于等離子技術的排放處理系統(tǒng)非常節(jié)能，并且只使用電力。發(fā)電是相對比較清潔的流程，因此這種系統(tǒng)可以同時降低能源成本和對環(huán)境的影響。它們降低了化學品的消耗并減少了維修要求，也就是說降低了成本，同時延長了系統(tǒng)正常運行時間。使用時，可以調整基于等離子技術的減排系統(tǒng)，使氣體（如氮氟化物、NF3）的銷毀率（DRE）達到最大值，并且防止形成四氟化碳（CF4）。這兩種氣體都是需嚴格管制的溫室氣體。
    幾乎所有其他排放處理技術都通過燃燒廢氣中的成分氣體，產生銷毀有害化合物成份所需的熱量，從而
節(jié)省了燃料成本。
     如果把水消耗量降到最低作為先決條件，那么系統(tǒng)可以使用所有干式燃燒反應器技術來分解有害化合物，并使用高溫粒子過濾系統(tǒng)（而不是洗刷器）來消除氣流中的固體副產品。通過節(jié)約水資源來降低生產成本，將起到越來越重要的作用。
                                       濕法與干法腔室清潔
    在FPD和半導體產業(yè)中，利用氟化氣體（如NF3或F2）進行干法腔室清洗已經變得非常普遍，這可以增加設備的吞吐量，并減少在設備維護上的人為干預。雖然大多數的平板太陽能電池生產已經轉移到干法（等離子）清洗，但是濕法清洗在晶體硅太陽能電池的制造過程中仍然普遍。干法清洗工藝確實產生了一些有高腐蝕性的氣體，但是經專門設計的渦輪分子泵和干泵（也是為半導體工藝而開發(fā)的）可以抵抗化學物質的侵蝕。
                                        系統(tǒng)集成
     太陽能電池制造也可以受益于半導體產業(yè)已經建立好的系統(tǒng)集成知識。有效的系統(tǒng)集成方法提供了必要的生產能力和多余產能，可以將系統(tǒng)正常運行時間最大化，而不用產生昂貴的過剩產能。半導體行業(yè)對整個fab的排放處理能力的優(yōu)化設計，就是因系統(tǒng)集成而節(jié)省成本的極好例子。
      多半導體工廠添加了多余的排放處理系統(tǒng)，以避免由計劃內或計劃外的排放處理系統(tǒng)維修所引起的生產停工。通常情況下，單一的排放處理系統(tǒng)支持單一的工藝進程設備。過去確保多余產能的方法是為每一個工藝進程設備添加一個后備系統(tǒng)。雖然這種做法確實將工藝進程的正常運行時間最大化了，但100％的額外容量遠遠超過了排放處理系統(tǒng)5％的停機時間，所以顯得十分昂貴并且低效。

     一個更加集成且容易移植到太陽能領域的辦法是區(qū)域排放處理方案。在這個模型中，不相容的廢氣在離開工藝設備時被隔離開，然后導入到一系列排放處理系統(tǒng)中。這一系列系統(tǒng)提供了集中的處理能力和適度的多余產能，同早期情況比，只有不到一半的多余產能系統(tǒng)。通過適當設計的多余產能的額度，可以確保較長的正常運行時間，提高生產力并降低生產成本。所有這些都可以為實現電網平價做出重要的貢獻。
                                        結論
    利用半導體制造所獲得的經驗，可以幫助快速成長的太陽能工業(yè)保持其綠色形象，同時也加速了其實現與常規(guī)能源成本平價的進程。達成平價的關鍵自然是降低生產成本。
    各種各樣的系統(tǒng)，如干式真空泵、渦輪分子泵、基于等離子技術的排放處理系統(tǒng)和等離子清洗系統(tǒng)，可以很容易地從半導體產業(yè)轉移到太陽能制造業(yè)。這些系統(tǒng)涉及到太陽能生產的一些關鍵問題，包括減少設備成本、降低水的消耗和有效處理溫室氣體及其他有害廢棄物。另外，從半導體行業(yè)中積累起來的系統(tǒng)集成方面的專業(yè)知識，可以確保提高整體生產效率并且降低成本。

                                      排放處理的選擇和對環(huán)境的影響
      日益嚴峻的環(huán)境壓力，已經迫使亞洲的硅晶太陽能電池廠做出行動，需要有效地將氨（NH3）處理到TLV（25ppm），硅烷減排并處理尾氣中的顆粒排放。
中國典型的氨排放法規(guī)：
 氣態(tài)氨
 在工業(yè)區(qū)，最大的限量是30毫克/立方米（45.13 ppm）
 在居民區(qū)，最嚴格的限制是低于0.2毫克/立方米

在排水區(qū)/廢水中
 NxHy < 15毫克/升（住宅區(qū)，1級）
 NxHy < 20毫克/升（2級）
 NxHy < 30毫克/升（3級，有廢水處理設施的工業(yè)區(qū)）

我們將會看到，大部分地區(qū)都將統(tǒng)一規(guī)范環(huán)境和排放指標。
 德國空氣質量標準（TA Luft）是被歐洲太陽能產業(yè)所采用的歐洲排放標準
 中國已經通過了一項類似于TA Luft的標準，同時也在實施區(qū)域內的氨（NH3）和水排放法規(guī)