一种铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池回收利用方法技术

一种铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池回收利用方法，包括以下步骤：(1)脱封处理，(2)一次清洗，(3)酸浸，(4)二次清洗，(5)还原反应，(6)硒化反应。本发明专利技术通过脱封、酸浸等常规手段除去EVA外封装材料、TCO窗口层和CdS缓冲层，然后在高温下进行氢气还原，将铜铟镓硒化合物还原成铜铟镓金属层，这部分作为金属硒化法制备CIGS薄膜的前驱体，再次返回到硒化退火工序，重新制备CIGS电池。本发明专利技术相对于现有的铜铟镓硒薄膜电池回收方法，可以有效回收铜铟镓。该方法工艺简单，对设备要求不高，分离效果明显，并且实现了原材料的循环利用，易于在生产中大规模推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜太阳能电池回收利用方法，尤其涉及一种铜铟镓砸(CIGS)柔性薄膜太阳能电池回收利用方法。
技术介绍
光伏发电已是当今社会中一种高效地清洁能源利用方式。截止到2014年底，全球累计光伏组件发电装机容量达到188.8GW，其中铜铟镓砸薄膜太阳电池占到了 2GW以上，同时年产能超过2GW。在各种已经商业化的太阳能电池中，CIGS薄膜太阳能电池因其理论效率高、材料消耗少、生产能耗低等特点逐步扩大了其应用领域，尤其是在柔性衬底上制备的薄膜电池，具有可卷曲折叠、抗震性好、重量轻和弱光性好等优势，完美的契合了 BIPV、屋顶发电、移动能源以及其他特殊领域等领域对太阳能电池的要求，在国家日益重视光伏发电应用的今天，必将得到广泛的应用。目前业界针对CIGS薄膜太阳能电池组件发电工作寿命的评估为25-35年，考虑到不断增加的产量以及装机容量，电池组件工作到期后的处理就变得尤为重要。CIGS薄膜太阳能电池由于采用了 In、Ga、Se等稀贵元素和有毒元素Cd，如果处理不当可能会造成浪费和环境污染等问题。最主要的是In的储量和产量有限，其循环利用的价值就异常重大。因此为了保证CIGS太阳能电池材料的可持续发展，需对使用寿命到期的电池进行恰当的回收处理。现有技术中，铜铟镓砸废电池的回收方法主要有酸溶解法、萃取法、氧化蒸馏法等湿法或火法精炼组合方法。这些方法的最终目的都是分离提取各个有价元素，然而由于电池材料组成复杂，元素种类繁多，铜铟镓砸不溶于普通酸性溶液，造成回收工艺复杂，步骤流程长，回收率不高，成本高昂等问题，在工业上应用受到限制。目前CIGS柔性薄膜太阳能电池通常以不锈钢片或钛箔为基材，基于其应用规模不断扩大的背景下，开发一种工艺简单，经济可行，设备要求不高，易于生产应用的CIGS柔性薄膜电池综合回收利用方法是一个急需解决的技术难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术目的在于提供一种能够实现CIGS柔性太阳能电池综合回收与循环利用的工艺方法。本专利技术的太阳能电池回收利用方法如下:一种铜铟镓砸柔性薄膜太阳能电池回收利用方法，包括以下步骤:(I)脱封处理，(2) 一次清洗，(3)酸浸，(4) 二次清洗，(5)还原反应，(6)砸化反应。所述的步骤⑴为:将CIGS薄膜电池置入加热的有机溶剂中，溶解外层的EVA封装材料，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、石油醚、液体石蜡、异十二烷其中的一种或多种混合，所述的加热温度为35°C?85°C。所述的步骤(I)中，加热温度优选为40°C?70°C。所述的步骤(2)为:用乙醇清洗经脱封处理后电池上的有机残留液，然后用去离子水洗净。所述的步骤(3)为:将清洗后的电池在pH为3?5的酸溶液中浸泡，溶解除去TCO和CdS层，所述酸溶液为硫酸、硝酸、盐酸和醋酸中的一种。所述的步骤(4)为:用去离子水清洗电池经酸浸后的残留液。所述的步骤(5)为:利用氢气作为还原剂，在保护性气氛下对铜铟镓砸层连同金属衬底进行高温还原，得到铜铟镓金属层；所述保护性气氛为氩气、氮气、氦气中的一种或任意种混合；其中，氢气的体积浓度为8%?28%，反应温度为750°C?950°C，反应时间为25min ?65min。所述的步骤(5)中，氢气的体积浓度优选10 %?25%，反应温度优选800°C?900 °C，反应时间优选30min?60min。所述的步骤(6)为:将铜铟镓金属层返回CIGS生产中的高温砸化工序，重新制得黄铜矿结构的铜铟镓砸薄膜。本专利技术相对于现有的铜铟镓砸薄膜电池回收方法，可以有效回收铜铟镓。本专利技术通过脱封、酸浸等常规手段除去EVA外封装材料、TCO窗口层和CdS缓冲层，然后在高温下进行氢气还原，将铜铟镓砸化合物还原成铜铟镓金属层，这部分作为金属砸化法制备CIGS薄膜的前驱体，再次返回到砸化退火工序，重新制备CIGS电池。该方法工艺简单，对设备要求不高，分离效果明显，并且实现了原材料的循环利用，易于在生产中大规模推广。本专利技术针对不锈钢和钛箔衬底的CIGS柔性薄膜电池提供的综合回收利用方法，简化了工艺流程，降低了设备要求，提升了分离效果，最重要的是实现了铜铟镓原材料的循环利用，经济效益显著。【具体实施方式】本专利技术是一种CIGS柔性薄膜太阳能电池回收利用方法，其要点是，将废旧铜铟镓砸层经氢气还原后得到铜铟镓金属层，重新回到CIGS生产工序中，实现了原材料的循环利用。本专利技术一种铜铟镓砸(CIGS)柔性薄膜太阳能电池回收利用方法，包括以下步骤:(I)脱封处理:将CIGS薄膜电池置入加热的有机溶剂中，溶解外层的EVA封装材料，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、石油醚、液体石蜡、异十二烷，溶解时选取其中的一种或多种混合，所述的加热温度为35°C?85°C。优选40°C?70°C。(2) 一次清洗:用乙醇清洗经脱封处理后电池上的有机残留液，然后用去离子水洗净。(3)酸浸:将清洗后的电池在pH为3?5的酸溶液中浸泡，溶解除去TCO和CdS层，所述酸溶液为硫酸、硝酸、盐酸和醋酸中的一种。(4) 二次清洗，用去离子水清洗电池经酸浸后的残留液。(5)还原反应:利用氢气作为还原剂，在保护性气氛下对铜铟镓砸层连同金属衬底进行高温还原，得到铜铟镓金属层，所述保护性气氛为氩气、氮气、氦气中的一种或任意种混合，氢气的体积浓度为8 %?28 %，优选10 %?25 %。反应温度为750°C?950 °C，优选800°C?900°C。反应时间为25min?65min，优选30min?60min。通过反应气体氢气与铜铟镓砸中的砸进行反应，生成砸化氢，砸化氢为气体从其中逸出，而其它的铜铟镓金属不与氢气进行反应。反应后铜铟镓砸层变为铜铟镓层，由此达到回收目的。(6)砸化反应:将铜铟镓金属层返回CIGS生产中的高温砸化工序，重新制得黄铜矿结构的铜铟镓砸薄膜。【主权项】1.一种铜铟镓砸柔性薄膜太阳能电池回收利用方法，包括以下步骤: (1)脱封处理， (2)一次清洗， (3)酸浸， (4)二次清洗， (5)还原反应， (6)砸化反应。2.根据权利要求1所述的太阳能电池回收利用方法，所述的步骤(I)为:将CIGS薄膜电池置入加热的有机溶剂中，溶解外层的EVA封装材料，所述的有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、石油醚、液体石蜡、异十二烷其中的一种或多种混合，所述的加热温度为35°C?85°C。3.根据权利要求2所述的太阳能电池回收利用方法，所述的步骤(I)中，加热温度优选为 40°C?70°C。4.根据权利要求1所述的太阳能电池回收利用方法，所述的步骤(2)为:用乙醇清洗经脱封处理后电池上的有机残留液，然后用去离子水洗净。5.根据权利要求1所述的太阳能电池回收利用方法，所述的步骤⑶为:将清洗后的电池在pH为3?5的酸溶液中浸泡，溶解除去TCO和CdS层，所述酸溶液为硫酸、硝酸、盐酸和醋酸中的一种。6.根据权利要求1所述的太阳能电池回收利用方法，所述的步骤(4)为:用去离子水清洗电池经酸浸后的残留液。7.根据权利要求1所述的太阳能电池回收利用方法，所述的步骤(5)为:利用氢气作为还原剂，在保护性气氛下对铜铟镓砸层连同金属衬底进行高温还原，得到铜铟镓金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池回收利用方法，包括以下步骤：(1)脱封处理，(2)一次清洗，(3)酸浸，(4)二次清洗，(5)还原反应，(6)硒化反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵联波，胡潇文，王宝玉，
申请(专利权)人：常德汉能薄膜太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43