Menu trang conTái chế để phục hồi tế bào Si
E. Klugmann-Radziemska và P. Ostrowski, "Xử lý hóa học pin mặt trời silicon tinh thể như một phương pháp thu hồi silicon nguyên chất từ các mô-đun quang điện," Năng lượng tái tạo , tập. 35, không. 8, trang 1751–1759, tháng 8 năm 2010, doi: 10.1016/j.renene.2009.11.031.
Tóm tắt: Công nghệ quang điện được sử dụng trên toàn thế giới để cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng công nghiệp, thương mại, dân dụng và cộng đồng. Tuổi thọ trung bình của mô-đun PV có thể lên tới hơn 25 năm. Việc thải bỏ các hệ thống PV sẽ trở thành một vấn đề do việc sản xuất các mô-đun PV không ngừng tăng lên. Những thứ này có thể được tái chế với chi phí tương đương với việc xử lý chúng. Mô-đun quang điện trong pin mặt trời silicon tinh thể được chế tạo từ các thành phần sau, theo thứ tự khối lượng: thủy tinh, khung nhôm, lớp kín trong suốt copolyme EVA, tế bào quang điện, hộp lắp đặt, lá bảo vệ Tedlar® và bu lông lắp ráp. Từ quan điểm kinh tế, có tính đến giá cả và mức cung cấp, silicon nguyên chất, có thể tái chế từ tế bào quang điện, là vật liệu xây dựng có giá trị nhất được sử dụng. Việc thu hồi silicon nguyên chất từ các mô-đun PV bị hư hỏng hoặc hết tuổi thọ có thể mang lại lợi ích kinh tế và môi trường. Do yêu cầu chất lượng cao đối với silicon thu hồi nên xử lý hóa học là giai đoạn quan trọng nhất của quy trình tái chế. Các điều kiện xử lý hóa học cần phải được điều chỉnh chính xác để đạt được mức độ tinh khiết cần thiết của silicon thu hồi. Đối với các hệ thống PV dựa trên silicon tinh thể, một loạt quy trình khắc được thực hiện như sau: khắc các đầu nối điện, lớp phủ chống phản chiếu và mối nối np. Tính chất hóa học của dung dịch ăn mòn được điều chỉnh riêng cho từng loại tế bào silicon khác nhau. Những nỗ lực đã được thực hiện để tạo ra một thành phần phổ quát cho giải pháp khắc. Nhiệm vụ chính ở thời điểm này là tối ưu hóa nhiệt độ, thời gian và nồng độ kiềm sao cho chỉ loại bỏ càng nhiều silicon khi cần thiết.
- Các mô-đun yêu cầu bồi thường có thể được tái chế với chi phí tương tự như việc xử lý
- Vật liệu liên quan: kính, khung nhôm, EVA, pin PV, hộp lắp đặt (?), Tấm nền Tedlar, bu lông lắp ráp
- Tách nhiệt là tốt nhất về mặt kinh tế và sinh thái
- AR và np tan trong các dung dịch axit hoặc bazơ: HF, H2SiF6, HNO3, CH3COOH, tỷ lệ dung dịch được mô tả ở mục 3
- Lớp phủ AR điển hình là Ta2O5, TiO2, SiO, SiO2, Si3N4, Al2O3, ITO (mình nghĩ cái này phổ biến nhất), MgF2
- Giải thích cách AR hoạt động
- Nên biết các lớp khác nhau dày bao nhiêu
- Khuấy trong quá trình ăn mòn giúp hòa tan đồng đều
- Ag thu hồi từ dung dịch còn sót lại bằng điện phân
- Dung dịch có nồng độ thấp trong khoảng 60-80 C có vẻ tối ưu cho việc thu hồi Al
- HF/CH3COOH/HNO3 (1:2:5) hoạt động tốt cho lớp AR và np
- Quá trình khắc mất khoảng 20 um ở mỗi T
T. Doi, I. Tsuda, H. Unagida, A. Murata, K. Sakuta và K. Kurokawa, "Nghiên cứu thực nghiệm về tái chế mô-đun PV bằng phương pháp dung môi hữu cơ," Vật liệu năng lượng mặt trời và pin mặt trời , tập. 67, không. 1, trang 397–403, tháng 3 năm 2001, doi: 10.1016/S0927-0248(00)00308-1.
Tóm tắt: Chúng tôi đề xuất một phương pháp dung môi hữu cơ để thu hồi pin silicon từ các mô-đun PV silicon tinh thể thông thường. Từ các thử nghiệm hòa tan EVA bằng các loại dung môi hữu cơ khác nhau, người ta thấy rằng trichloroethylene có thể hòa tan mẫu EVA liên kết ngang được giữ ở nhiệt độ 80°C. Áp dụng phương pháp này cho mô-đun "một ô" (125 × 125mm), người ta thấy rằng áp suất cơ học rất quan trọng để ngăn chặn sự phồng lên của EVA. Sau khi ngâm mô-đun vào trichloroethylene ở 80°C trong 10 ngày, chúng tôi đã phục hồi thành công tế bào silicon mà không có bất kỳ hư hỏng nào.
- Thật tốt khi chỉ cần tạo ra các mô-đun chứ không phải các ô bằng cách sử dụng lại các ô
- EVA có khả năng chống ẩm rất tốt, chi phí thấp, điểm nóng chảy của chất không liên kết ngang là 76 C, liên kết ngang 70% khi được nung ở 150 C trong 10 phút (đã qua quá trình cán màng)
- EVA xuống cấp do tiếp xúc với tia cực tím, ứng suất nhiệt trên các dây kết nối
- Kính cường lực, EVA, màng nhựa bột
- Kim loại điện cực khuếch tán vào Si ở nhiệt độ T cao
- Sự sưng tấy của EVA khiến tế bào bị nứt
- Trichloroethylene có thể hòa tan EVA ở 80 C trong 10 ngày
- Ứng suất cơ học được sử dụng để giảm thiểu độ phồng của EVA
- Cơ chế: EVA trở nên lỏng với heatin, EVA không liên kết ngang hòa tan và chảy ra ngoài, EVA liên kết ngang phồng lên (một lực tác dụng vuông góc với tế bào, gây ra vết nứt)
- Họ cũng đã thử o-dichlorobenzen ở mức 120 trong một tuần có và không có áp suất, không có vết nứt - o-DCB có bay hơi không?
S. Kang, S. Yoo, J. Lee, B. Boo và H. Ryu, "Nghiên cứu thử nghiệm tái chế silicon và thủy tinh từ các mô-đun quang điện thải," Năng lượng tái tạo , tập. 47, trang 152–159, tháng 11 năm 2012, doi: 10.1016/j.renene.2012.04.030.
Tóm tắt: Bài báo trình bày một quy trình mới để thu hồi tài nguyên từ các mô-đun quang điện thải. Kính cường lực được thu hồi bằng dung môi hữu cơ. Các tạp chất kim loại được loại bỏ bằng cách áp dụng dung dịch khắc hóa học lên bề mặt tế bào PV. Chúng tôi cung cấp một phương pháp tái chế tế bào quang điện hiệu quả hơn nhiều so với phương pháp thông thường. Hiệu suất thu hồi silicon cao nhất là 86% khi tế bào PV được đặt trong dung dịch ăn mòn hóa học trong 20 phút, cùng với chất hoạt động bề mặt, chiếm 20% tổng trọng lượng của dung dịch ở nhiệt độ phòng. Cuộc điều tra này cho thấy có thể thu được hiệu suất cao của silicon nguyên chất với độ tinh khiết 99,999%. Silicon nguyên chất được thu hồi từ các mô-đun PV thải sẽ góp phần giải quyết một số vấn đề như cung cấp silicon, chi phí sản xuất và quản lý cuối vòng đời của các mô-đun PV.
- Hầu hết các mô-đun EOL đều bị chôn vùi
- Cán ở 150 C trong 20 phút dưới chân không
- 60% Si được thu hồi trong quá trình tái chế vào năm 2012
- Axit nitric và phân hủy nhiệt là con đường chính - toàn bộ mô-đun phải đi vào lò nung
- Thành công duy nhất của họ là với THF, nhưng vẫn phải phân hủy EVA bằng nhiệt, tôi nghĩ thứ này rất độc hại....
- Sau đó họ khắc cell Si bị nứt, không hẳn là thứ tôi hướng tới, chúng tôi muốn không bị nứt
- Họ đã thu hồi được 86% lượng Si
J.-K. Lee và cộng sự. , "Hiệu suất quang điện của tấm wafer c-Si được thu hồi từ pin mặt trời hết tuổi thọ sử dụng các tỷ lệ pha trộn khác nhau của HF và HNO3," Vật liệu năng lượng mặt trời và pin mặt trời , tập. 160, trang 301–306, tháng 2 năm 2017, doi: 10.1016/j.solmat.2016.10.034.
Tóm tắt: Nghiên cứu này trình bày việc tái chế tạo pin mặt trời silicon tinh thể (c-Si) bằng cách sử dụng tấm wafer Si được thu hồi từ pin mặt trời của mô-đun hết tuổi thọ (EoL) và đánh giá hiệu suất của nó. Một chiếc 6 inch. Pin mặt trời thương mại được sử dụng trong quá trình ăn mòn bằng phương pháp hóa học ướt nhằm nghiên cứu tỷ lệ pha trộn tối ưu của hỗn hợp HNO3 và HF. Tiếp xúc phía sau silicon nitride (SiNx) và nhôm (Al) ở cả hai mặt của pin mặt trời không được loại bỏ hoàn toàn ở tỷ lệ cao dung dịch HNO3 và sự kết tủa của các hạt Ag trên bề mặt wafer Si được lắng đọng ở tỷ lệ cao dung dịch HF trong dung dịch axit hỗn hợp. Điều kiện ăn mòn tối ưu để thu hồi tấm wafer c-Si đã được áp dụng cho mô-đun EoL, bao gồm pin mặt trời 4 inch. Hiệu suất quang điện (PV) của pin mặt trời 4 inch được chế tạo lại được đo bằng quá trình xử lý pin mặt trời thông thường, cho thấy kết quả tốt nhất được báo cáo cho đến nay. Nồng độ boron (B) cao hơn và độ phản xạ của pin mặt trời được chế tạo lại làm giảm hiệu suất của pin 0,6% so với pin mặt trời 6 inch thương mại. Tuy nhiên, nó có đủ tiềm năng để sử dụng trong ngành công nghiệp PV.
- Ngâm trong HNO3 và HF trong 6 phút, tỷ lệ thay đổi, phản ứng lên tới 100 C và xuất hiện bong bóng/khuấy, rửa sạch trong nước khử ion
- Phục hồi các tế bào Si chưa bị phá vỡ họ đã sử dụng Lee et al. bằng sáng chế
- Không đủ HF để loại bỏ lớp phủ AR và điện cực Al nên N và Al vẫn còn trên tấm bán dẫn, Ag đã bị HNO3 loại bỏ
- Độ dày wafer ảnh hưởng đến hiệu suất của nó nhưng hiệu quả không bị ảnh hưởng quá 200 um
- QE là tỷ lệ chất mang của tế bào với các photon có năng lượng cụ thể chiếu tới tế bào - tái tổ hợp làm giảm điều này
- Các yếu tố EQE trong phản xạ và truyền dẫn
- Kết cấu kim tự tháp lớn cung cấp độ phản xạ thấp hơn
- Tế bào Si thu hồi phản xạ nhiều hơn do bị rửa trôi bằng axit, không tốt lắm đối với bước sóng thấp
- Bán được phục hồi có nhiều hoạt động thu hồi bề mặt và thu thập chất mang hơn ở khu vực phát, do đó IQE thấp hơn
- Điện áp mạch hở liên quan trực tiếp đến tuổi thọ của sóng mang thiểu số
- Nồng độ Boron cao có nghĩa là tuổi thọ của chất mang thiểu số thấp hơn... do kết cấu kim tự tháp nhỏ trên tế bào được phục hồi
MF Azemo, C. Germana, NM Ippolito, M. Franco, P. Luigi và S. Settimio, "Tái chế mô-đun quang điện, quy trình phục hồi vật lý và hóa học," Vật liệu năng lượng mặt trời và pin mặt trời , tập. 193, trang 314–319, tháng 5 năm 2019, doi: 10.1016/j.solmat.2019.01.035. Tóm tắt: Các mô-đun quang điện hết tuổi thọ có thể là chất thải nguy hại nếu chúng chứa vật liệu nguy hiểm. Vấn đề chính phát sinh từ loại chất thải này là sự hiện diện của các chất độc hại với môi trường và khả năng phân hủy sinh học kém của chất thải, chiếm khối lượng lớn khi chôn lấp. Vì những lý do này, các mô-đun quang điện phải được xử lý trước khi chôn lấp theo yêu cầu của pháp luật. Chủ đề của bài viết này là các mô-đun quang điện loại silicon đa tinh thể. Họ đã được xử lý bằng một quá trình vật lý và hóa học. Quá trình vật lý nhằm mục đích thu hồi thủy tinh, kim loại và màng polyvinyl florua. Các mô-đun ban đầu được cắt nhỏ bằng máy nghiền dao và sau đó được xử lý bằng phương pháp tách, nghiền và sàng môi trường nặng. Thủy tinh (76%) và 100% kim loại được thu hồi lần lượt ở mức khoảng 100% và 67%. Cuối cùng, một bảng lưu trình của quy trình vật lý đã được đề xuất. Quá trình hóa học nhằm mục đích xác định các điều kiện tốt nhất cho phép hòa tan EVA (ethylene vinyl acetate), đây là loại polymer gắn ba lớp tạo nên mô-đun, đó là thủy tinh, silicon đa tinh thể và polyvinyl fluoride. ủng hộ. Các yếu tố thực nghiệm được khảo sát là: loại dung môi, tiền xử lý nhiệt, thời gian xử lý, nhiệt độ và siêu âm. Điều kiện tốt nhất để hòa tan hoàn toàn EVA trong vòng chưa đầy 60 phút là sử dụng toluene làm dung môi ở 60°C kết hợp với sử dụng siêu âm ở 200 W, trong khi việc xử lý trước ở 200°C dường như vô ích.
- Khai thác nguyên liệu thô sẽ tăng lên vào một thời điểm nào đó
- Họ đã nói về việc giữ các mô-đun thải trong xi măng
- Nhiệt phân thực sự có hại cho môi trường do phát thải và tiêu tốn rất nhiều năng lượng
- Họ sử dụng cưa tròn để cắt các tấm sau khi khung được tháo dỡ, sau đó dùng cưa đá để lấy các mẫu nhỏ hơn
- Nghiền mẫu, sau đó trộn vào dung dịch nước, natri clorua và natri polythungstate, sau đó nổi và bệnh được thu gom và sàng lọc
- Đã thử các mẫu trong nước, toluene (độ tinh khiết 99,8%), xylene, 2,4-trimethylpentane, n-heptane và N,N-dimethylformamide được xử lý trước ở 200 C, ở điểm sôi của dung môi trong 120 phút bằng bể siêu âm - điều này mang lại cho họ dung môi tốt nhất để thử các phương pháp tiền xử lý khác nhau, thời gian lưu giữ, nhiệt độ, có/hoặc không có sóng siêu âm
- Mức độ bong ra được tính toán thông qua trọng lượng (không bao gồm tấm nền bằng polyvinyl fluoride)
- 60 C với siêu âm có mức độ tách rời tương tự như siêu âm 100 C w/o, đôi khi dài hơn 50 phút - đòi hỏi ít năng lượng hơn? Họ quyết định 60 C w/siêu âm là tốt hơn
- Họ kết luận nồng độ dung môi có tác động mạnh hơn so với bể siêu âm
F. Pagnenelli và cộng sự. , "Xử lý dung môi so với nhiệt để thu hồi thủy tinh từ các tấm quang điện hết tuổi thọ: Đánh giá kinh tế và môi trường", Tạp chí Quản lý Môi trường , tập. 248, tr. 109313, tháng 10 năm 2019, doi: 10.1016/j.jenvman.2019.109313. Tóm tắt: Các tấm quang điện cuối đời của các công nghệ khác nhau (Si đa tinh thể, Si vô định hình và CdTe) được xử lý cơ học ở quy mô thí điểm bằng máy hủy một trục giúp giảm thiểu việc tạo ra các phân số mịn dưới 0,4 mm (trọng lượng <18%). Vật liệu đã nghiền được sàng cho: một phần trung gian (0,4–1 mm) thủy tinh có thể thu hồi trực tiếp (trọng lượng 18%); một phần thô (cần được xử lý thêm để loại bỏ chất đóng gói) và các phần mịn của thủy tinh có giá trị thấp (18%), có thể được xử lý bằng cách lọc để loại bỏ tạp chất kim loại. Việc loại bỏ chất bao bọc khỏi phần thô đã được thực hiện thành công bằng cách xử lý dung môi bằng cyclohexane ở 50°C trong 1 giờ để tạo ra thủy tinh cao cấp (trọng lượng 52%), có thể tái sử dụng để sản xuất tấm nền. Kết quả thí nghiệm xử lý bằng dung môi được so sánh với kết quả xử lý nhiệt bằng phân tích kinh tế và Đánh giá vòng đời, cho thấy trong cả hai trường hợp những ưu điểm của việc xử lý bằng dung môi trong việc thu hồi thủy tinh có giá trị cao.
- Nghiền bằng máy hủy trục đơn, sàng dưới 20 mm
- 4 phần của khóa học khác nhau
- Các mảnh lớn nhất được xử lý bằng cyclohexane mà không cần khuấy từ, trong khoảng 40-60 C - cyclohexane được thu hồi bằng cách tách chất rắn và chất lỏng, cho phép tái sử dụng
- Các phần có kích thước trung bình được đặc trưng bởi sự khoáng hóa trong axit nitric, axit clohydric và H2O2
- Phần mịn được lọc trong axit sulfuric
- Không Si hồi phục
- Có lẽ ít nhất hãy xem xét cyclhexane để tách EVA?
- "Việc giảm kích thước mẫu làm giảm thời gian cần thiết để dung môi thẩm thấu vào nền polyme, tạo điều kiện thuận lợi cho động học của quá trình tách"
Bằng sáng chế được cấp của Hoa Kỳ 9455367 B2
- Để phục hồi tế bào có ba phương pháp
- Phương pháp 1: mô-đun gia nhiệt, loại bỏ chất đóng gói cách điện, oxy hóa ở nhiệt để oxit kim loại tạo thành lớp phủ kim loại trên tế bào, thu dải ruy băng từ tế bào sau khi được tách qua lớp oxit
- Cách 2: Tạo vết nứt trên kính, tạo hoa văn trên chất bao thứ hai, gia nhiệt kính và chất bao thứ hai
- Cách 3: Tạo hoa văn trên chất bao thứ hai, kính chịu nhiệt và chất bao thứ hai
Y. Kim và J. Lee, "Sự hòa tan ethylene vinyl acetate trong các mô-đun PV silicon tinh thể sử dụng bức xạ siêu âm và dung môi hữu cơ," Vật liệu năng lượng mặt trời và pin mặt trời , tập. 98, trang 317–322, tháng 3 năm 2012, doi: 10.1016/j.solmat.2011.11.022. Tóm tắt: Sử dụng phương pháp chiếu xạ siêu âm dạng đầu dò, quá trình hòa tan ethylene vinyl acetate (EVA) trong mô-đun quang điện (PV) đã được nghiên cứu trong các dung môi hữu cơ khác nhau, bao gồm O-dichlorobenzen (O-DCB), trichloroethylene (TCE), benzen và toluene . Các thí nghiệm được thực hiện ở nồng độ dung môi, nhiệt độ, công suất siêu âm và thời gian chiếu xạ khác nhau. Với sự hiện diện của bức xạ siêu âm 450W, EVA trong mô-đun PV được hòa tan hoàn toàn trong toluene 3M ở 70°C; tuy nhiên, tế bào PV đã bị hỏng do EVA bị phồng lên. Ở công suất chiếu xạ 900W, tỷ lệ hòa tan lớn hơn so với công suất chiếu xạ 450W và ảnh hưởng của công suất siêu âm được xác nhận ở 70°C. Trong TCE và benzen, độ hòa tan của EVA giảm khi nhiệt độ tăng từ 55 đến 70°C do xảy ra các phản ứng nhiệt phân và nhiệt phân, được cho là do điểm sôi thấp và sự phân hủy siêu âm của dung môi. . Ngoại trừ khi sử dụng O-DCB, các vết nứt đã được quan sát thấy trong tế bào PV và sự hòa tan hoàn toàn của EVA đã đạt được. Do đó, O-DCB là dung môi hiệu quả nhất để phục hồi tế bào PV thông qua chiếu xạ siêu âm.
- Nghiên cứu liên quan đến thử nghiệm siêu âm
- Họ cho dung môi hữu cơ vào một thùng chứa có thể đun nóng và đặt trên đường đi của sóng siêu âm.
- Họ đã thử toluene, TCE, o-DCB và benzen, pha loãng với rượu etylic
- Đã sử dụng 25, 55 và 70 C, 5-60 phút, siêu âm 450 và 900 W, nồng độ dung môi 1 và 3 M
- Đo độ hòa tan theo diện tích EVA hòa tan
- Với benzen 3 M ở 70 C trong 1 giờ, 450 W chúng có 5 % không hòa tan
- Với toluene 3 M ở 70 C trong 1 giờ, 450 W, chúng hòa tan 100 % nhưng có một số vết nứt, có thể là do nồng độ cao.... kết luận rằng siêu âm có thể được tăng cường
- Ở 900 W, EVA không thực sự hòa tan ở mức T thấp
- Tốc độ hòa tan cần phải cao hơn độ trương nở
- Nghiên cứu tốc độ hòa tan bằng nồng độ cố định và siêu âm, thời gian và T khác nhau
- Có được tế bào hoàn hảo với o-DCB 3 M ở 70 C trong 1 giờ, 900 W
- Toluene ở 3 M 70 C trong 1 giờ, 450 W và 900 W bị nứt
- Điểm sôi o-DCB là gì? Họ kết luận benzen không thành công ở T cao hơn vì T sôi của nó là 80 C
J. Shin, J. Park và N. Park, "Phương pháp tái chế tấm silicon từ mô-đun quang điện và tấm pin mặt trời đã hết tuổi thọ bằng cách sử dụng tấm silicon tái chế," Vật liệu năng lượng mặt trời và pin mặt trời , tập. 162, trang 1–6, tháng 4 năm 2017, doi: 10.1016/j.solmat.2016.12.038.
Tóm tắt: Bài báo trình bày chi tiết về quy trình tái chế cải tiến nhằm thu hồi tấm wafer silicon (Si) từ các tấm pin mặt trời. Bằng cách sử dụng những tấm bán dẫn tái chế này, chúng tôi đã chế tạo ra những tấm pin mặt trời không chứa Pb. Bước đầu tiên để thu hồi wafer Si là hòa tan bạc (Ag) và nhôm (Al) thông qua axit nitric (HNO3) và kali hydroxit (KOH). Bước tiếp theo là loại bỏ lớp phủ chống phản chiếu (ARC) và bộ phát trên bề mặt bằng cách sử dụng bột nhão có chứa axit photphoric (H3PO4). Các tấm wafer được bôi chất khắc axit lên trên được làm nóng trong 2 phút ở 320, 340, 360, 380 và 400°C. Tấm wafer tái chế có độ dày trên 180µm, điện trở suất 0,5–4Ωcm, gần giống với tấm wafer nguyên chất thương mại. Hơn nữa, pin mặt trời được sản xuất bằng tấm wafer tái chế cho thấy hiệu suất tương đương với pin nguyên chất. Các tấm pin mặt trời không chứa Pb được chế tạo bằng pin mặt trời bằng cách sử dụng chất hàn 60Sn-38Bi-2Ag để lắp ráp các tấm pin mặt trời. Thử nghiệm chu trình nhiệt dựa trên tiêu chuẩn IEC 61215 đã được thực hiện trên các tấm pin mặt trời để xác nhận tính ổn định của chúng.
- Si đa tinh thể loại p đã qua sử dụng, được lấy từ các mô-đun được tách lớp bằng nhiệt
- Khắc bằng axit nitric để hòa tan Ag, KOH để hòa tan Al
- Bột khắc từ Solartech cho lớp SiNx, chứa axit photpho, sau đó ủ ở nhiệt độ T khác nhau trong 2 phút, sau đó nhúng KOH
- Tấm wafer tái chế của họ dày hơn 180 um (không được thấp hơn 170 um khi tái chế)
- Họ kết luận rằng điện trở suất không bị ảnh hưởng khi ủ T
- Có được giá trị trọn đời của nhà cung cấp dịch vụ nhất quán với các tấm bán dẫn thương mại
- Lớp phát đã được loại bỏ thành công nhờ lượng phốt pho không đáng kể ở phía trước tấm wafer
J. Park và N. Park, "Quy trình ăn mòn ướt để tái chế pin mặt trời silicon tinh thể từ các mô-đun quang điện hết tuổi thọ," RSC Adv. , tập. 4, không. 66, trang 34823–34829, 2014, doi: 10.1039/C4RA03895A. Tóm tắt: Quy trình thu hồi wafer hóa học chế tạo các wafer c-Si nguyên chất từ pin mặt trời c-Si đã xuống cấp. Cách tiếp cận lý tưởng để xử lý các mô-đun quang điện (PV) hết tuổi thọ là tái chế. Do dự kiến có hơn 50.000 tấn mô-đun PV sẽ bị hao mòn vào năm 2015 nên phương pháp tái chế đã nhận được sự quan tâm đáng kể trong vài năm qua. Để phục hồi các tấm Si từ pin mặt trời đã xuống cấp, các điện cực kim loại, lớp phủ chống phản xạ, lớp phát và các mối nối p-n phải được loại bỏ khỏi pin. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng hai quy trình ăn mòn hóa học khác nhau để phục hồi các tấm Si từ pin mặt trời Si đã xuống cấp. Mỗi quá trình ăn mòn bao gồm hai bước: (1) ăn mòn lần đầu bằng hỗn hợp axit nitric (HNO3) và axit flohydric (HF) và kali hydroxit (KOH), (2) ăn mòn lần thứ hai bằng axit photphoric (H3PO4) và hỗn hợp HNO3 và HF. Quá trình khắc axit đầu tiên tạo ra các rãnh sâu, trung bình 36 μm, trên mặt trước của các tấm bán dẫn tái chế, khiến quy trình này không phù hợp để sử dụng các tấm bán dẫn trong sản xuất pin mặt trời. Các rãnh như vậy xảy ra do tốc độ ăn mòn khác nhau của điện cực Ag và silicon nitride (SiNx). Mặt khác, quá trình ăn mòn thứ hai không tạo ra các rãnh như vậy và tạo ra tấm wafer Si thu hồi có bề mặt đồng đều và mịn. Các tấm wafer tái chế thu được từ quá trình ăn mòn thứ hai cho thấy các đặc tính gần như giống với các đặc tính của các tấm wafer nguyên chất thương mại: độ dày, 173 μm; điện trở suất tối thiểu và tối đa lần lượt là 1,6 và 10 Ω cm; và tuổi thọ sóng mang trung bình là 1,785 μs. Ngoài ra, các nguyên tử P và Al không được phát hiện trong các tấm bán dẫn tái chế bằng phương pháp quang phổ khối ion thứ cấp.
- Độ dày ban đầu của Si là 200 um, điện cực Al 30 um ở mặt sau
- Khung Al bị tháo dỡ, EVA bị đốt cháy
- Đã thử hai phương pháp ăn mòn khác nhau: HNO3 cộng với HF theo sau là KOH hoặc H3PO4 theo sau là HF cộng với HNO3
- Cái thứ hai hoạt động rất tốt, lớp phát, điểm nối p-nn, AL và trường bề mặt phía sau đã biến mất - cái đầu tiên để lại các rãnh vì HNO3 cộng với HF khắc Ag nhanh hơn SiNx nên wafer sẽ cần được đánh bóng xuống 40 um, để lại nó ở độ dày 130 um
- Sử dụng phương pháp quang phổ khối ion thứ cấp (SIMS) để đo nồng độ pha tạp - không muốn phát hiện P hoặc Al
- Có lẽ tôi nên ước tính xem Si sẽ bị khắc bao nhiêu
- Bảng 2 bao gồm các đặc tính của tấm wafer nguyên chất thương mại - độ dày 200 +-10 um, điện trở suất trong khoảng 1-10 ohm cm, tuổi thọ của chất mang trong khoảng 1-3 us
- Bề mặt cũng rất mịn, giống như tấm wafer thương mại chưa sử dụng
M. Tammaro, J. Rimauro, V. Fiandra và A. Salluzzo, "Xử lý nhiệt mô-đun quang điện thải để thu hồi và tái chế: Đánh giá thực nghiệm về sự hiện diện của kim loại trong khí thải và trong tro," Năng lượng tái tạo , tập . 81, trang 103–112, tháng 9 năm 2015, doi: 10.1016/j.renene.2015.03.014.
- Ước tính tỷ trọng % của từng thành phần cho mẫu
- Nghiên cứu này làm nóng các mô-đun trong 30 phút ở 600 C (12,8 C/phút) - chúng thu được cặn dạng hạt rắn (sau khi sàng là Si, thủy tinh và điện cực kim loại), tế bào PV và thủy tinh
- PVF phân hủy ở 450 C, EVA phân hủy ở 350 C
- Tham khảo Hình 6 để biết dự kiến về sự kết hợp kim loại với lớp nền PVF và lớp nền bằng kính
- Kim loại trong khói liên quan đến cách kim loại hiện diện trong mô-đun ban đầu
- Có lẽ nên sử dụng EDS để phân loại mẫu trước khi thử nghiệm/sau khi tách thủy tinh và EVA
- Đủ Ag để có giá trị
- Ti có mặt có lẽ là do TiO2 của ARC
- Cr và Pb có trong khí thoát ra, nguy hiểm
- Tro có kim loại độc nhưng cũng có kim loại quý
T. Wang, J. Hsiao và C. Du, "Tái chế vật liệu từ mô-đun pin mặt trời gốc silicon," năm 2012 Hội nghị Chuyên gia Quang điện IEEE lần thứ 38 , tháng 6 năm 2012, trang 002355–002358, doi: 10.1109/PVSC.2012.6318071 .
Tóm tắt: Khi ngành công nghiệp quang điện (PV) ngày càng phát triển, các vấn đề môi trường trở thành một vấn đề mới được quan tâm. Do đó, chúng tôi đề xuất một phương pháp nhiệt để thu hồi các vật liệu như silicon, thủy tinh và kim loại từ các mô-đun silicon tinh thể thông thường. Hai bước gia nhiệt đã được sử dụng trong quy trình xử lý nhiệt trong nghiên cứu này. Trong quá trình xử lý nhiệt, EVA có thể bị đốt cháy và có thể thu được toàn bộ tấm kính mà không bị vỡ. Kính tái chế có thể được sử dụng lại trực tiếp làm thành phần mô-đun khi nhiệt độ được kiểm soát tốt. Hiệu suất tái chế của silicon là 62% và độ tinh khiết của vật liệu silicon thu được là 8N sau khi làm sạch bằng xử lý dung dịch hóa học. Đồng có thể được thu hồi trong quá trình xử lý axit tiếp theo. Năng suất tái chế của đồng là 85%. Kết quả cho thấy việc tái chế vật liệu từ mô-đun năng lượng mặt trời dựa trên silicon là đầy hứa hẹn.
- Tấm nền Tedlar được loại bỏ bằng mô-đun gia nhiệt ở 330 C trong 30 phút
- EVA và Tedlar cháy hết ở nhiệt độ 400 C trong 120 phút - khí độc từ Tedlar?
- Các tế bào của nghiên cứu này đã bị hỏng - rất có thể là T quá cao
W.-H. Huang, WJ Shin, L. Wang, W.-C. Sun và M. Tao, "Chiến lược và công nghệ tái chế các mô-đun năng lượng mặt trời wafer-silicon," Năng lượng mặt trời , tập. 144, trang 22–31, tháng 3 năm 2017, doi: 10.1016/j.solener.2017.01.001.
Abstract: A major obstacle to sustainable solar technologies is end-of-life solar modules. In this paper, a recycling process is proposed for wafer-Si modules. It is a three-step process to break down Si modules and recover various materials, leaving behind almost nothing for landfill. Two new technologies are demonstrated to enable the proposed recycling process. One is sequential electrowinning which allows multiple metals to be recovered one by one from Si modules, Ag, Pb, Sn and Cu. The other is sheet resistance monitoring which maximizes the amount of solar-grade Si recovered from Si modules. The purity of the recovered metals is above 99% and the recovered Si meets the specifications for solar-grade Si. The recovered Si and metals are new feedstocks to the solar industry and generate $11–12.10/module in revenue. This revenue enables a profitable recycling business for Si modules without any government support. The chemicals for recycling are carefully selected to minimize their environmental impact. A network for collecting end-of-life solar modules is proposed based on the current distribution network for solar modules to contain the collection cost. As a result, the proposed recycling process for wafer-Si modules is technically, environmentally and financially sustainable.
- HNO3 and HF used to avoid over-etching
- Using HNO3 for recovering metals
- Using HF to eliminate SiNx (ARC)
- Using NaOH to eliminate eimitter and back surface field
- NaOH with HNO3 make NaNO3 which is neutral/good fertilizer
- HF from polymer burn off (PVF burning, off gas with water makes HF), can we use it in the next step of etching the SiNx?
- Need scrubbers to contain flourine and NO and NO2 off gases into water
- Did not discuss their method for burning polymer off
EVA dissolution
J. Park, W. Kim, N. Cho, H. Lee, and N. Park, "An eco-friendly method for reclaimed silicon wafers from a photovoltaic module: from separation to cell fabrication," Green Chem., vol. 18, no. 6, pp. 1706–1714, Mar. 2016, doi: 10.1039/C5GC01819F.
Abstract: A sustainable method for reclaiming silicon (Si) wafers from an end-of-life photovoltaic module is examined in this paper. A thermal process was employed to remove ethylene vinyl acetate and the back-sheet. We found that a ramp-up rate of 15 °C min−1 and an annealing temperature of 480 °C enabled recovery of the undamaged wafer from the module. An ecofriendly process to remove impurities from the cell surface was developed. We also developed an etching process that precludes the use of hydrofluoric (HF) acid. The method for removing impurities consists of three steps: (1) recovery of the silver (Ag) electrode using nitric acid (HNO3); (2) mechanical removal of the anti-reflecting coating, emitter layer, and p–n junction simultaneously; and (3) removal of the aluminum (Al) electrode using potassium hydroxide (KOH). The reclaimed wafers showed properties that are almost identical to those of commercial virgin wafers: 180 μm average thickness; 0.5 and 3.7 Ω cm minimum and maximum resistivities, respectively; and 1.69 μs average carrier lifetime. In addition, cells fabricated with the reclaimed wafers showed an efficiency equivalent to that of the initial cells.
- Poly crystalline prices going down due to demand, but recent increases have caused module production to increase (we should reuse cells if we can)
- Need a method to recover pure cells without toxic chemicals
- This study tries methods without HF (typically used to remove ARC), reduced nitric and phosphorous acid, reduced monetary and energy cost for production of cells
- Maybe try to know the conversion efficiency of module before EOL
- Employed a fixture to apply compressive stress during thermal decomp of EVA - metal plate on top with grooves for gases to escape - how heavy?
- Three steps: 60% nitric acid at room T to remove Ag, 20 rpm grinding on SiC powder to remove ARC, emitter, and p-n junction, 45% KOH at 80 C dip to remove grind damage and Al on back of cell
- Characterization methods: thickness via digital indicator, resistivity via four-point probe, surface impurities via SEM EDS, P and Al via secondary-ion mass spectroscopy, carrier lifetime via microwave detection of photo-conductance decay, NO SE
- Really good results with compressive force at 480 C (15 C/min) - ramp rate is important bc of gel content
- By-products of EVA decomp is propane, propene, ethane, butane, hexene-1, butene-1; can be safely disposed of with elctrostatis precipitator or fabric filter (Tammaro source)
- EVA and back-sheet start to decompose at 260 C
- Nitric acid good for no cracking(due to Ag being raised above cell surface) and Ag recovery - can produce toxic gas, just conduct under hood
- KOH is for Al contact, back surface field, grinding damage - can process leftover solution to recover Al
- Resistivity of commercial virgin wafers is 0.5-3 ohm cm (without passivation), they got 0.87-2.34
- No P or Al left behind in any of their samples
- Tuổi thọ vận chuyển của tấm wafer nguyên chất thương mại là 0,5-3 us (không thụ động), họ nhận được 0,87-2,34 us
