用于再循环光伏太阳能电池模块的方法技术

一种用于再循环/回收硅太阳能电池模块(8)的芯(9)的原料组分的方法，包括：d) 提供硅太阳能电池模块的芯(9)，其中所述电池(6)通过连接带(5)互连并嵌入包封层(4)中，所述包封层(4)夹在背片(7)和前玻璃板(3)之间；e) 将硅太阳能电池的芯(9)引入反应器中；f) 通过在亚临界气氛下水热处理拆解太阳能电池芯(9)以产生回收的清洁玻璃组分和残余层合物(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于再循环光伏太阳能电池模块的方法本专利技术涉及一种用于通过水热处理再循环/回收光伏(PV)电池模块的方法，特别是所述方法包括在水热亚临界条件下、优选在氧化剂水热亚临界条件下将模块的光伏电池芯一步拆解成其原料组分。在过去的几十年期间光伏模块生产大大增加，现在我们正处于寿命末期模块的阶段。此外，还有大量废品在生产过程期间产生或者由于运输、交付和/或放置期间模块中的机械损坏而产生。因此，为了减少不利的环境影响，再循环光伏电池模块变得必不可少。欧盟甚至已发布了名为“欧洲WEEE指令”的指南来规定有关光伏模块的寿命末期的法规。根据这一指南，整个光伏模块的原料组分应该被回收。光伏模块包含诸如玻璃、铝、有机材料、硅和金属触点的组分，这些组分可以被回收和再利用在新光伏模块或其他产品中。通常，光伏模块由以下制成：硅太阳能电池(也称为硅晶片)；电池之间的金属触点；包封电池和触点的包封层；用于隔离的前玻璃板和背侧箔或者备选地在背侧的第二玻璃板。背侧箔是通常由卤化聚合物诸如例如聚偏氟乙烯(PVDF)制成的聚合物层，而包封层通常由聚乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)制成。电池之间的金属触点通常由银/锡/铅合金制成。光伏模块通常用铝加框架并包含接线盒。再循环/回收首先是铝框架和金属触点在室温下的初步手工拆解。这种初步拆解由玻璃板上的机械应变导致，所述机械应变在玻璃中产生可能导致光伏模块破裂和/或膨胀的小缺陷。由于包封层牢牢地粘于光伏电池和玻璃板，所以光伏硅电池的破裂不能避免并且整个光伏电池的再利用是困难的。目前，分离光伏电池模块的原料组分的最常见方式在于在450℃至600℃的温度下在传送带炉中灼烧包封层。采用这种灼烧方法，光伏模块的有机材料不能再利用，但回收了无机部分如玻璃、金属带、硅晶片。然而，灼烧方法具有明显的缺点：-卤化聚合物的燃烧使废气处理成为必需；-金属触点组分在高温下熔化并扩散到其他光伏组分诸如玻璃和硅晶片中。它使纯化步骤成为回收高纯硅所必需的步骤；-在包封层的灼烧期间，重金属诸如锡、铅、银的蒸发使得废气处理成为必需；-由于金属污染导致的无机部分的不良分离影响回收的组分的品质。来自Sharp公司的YamashitaKatsuya在JP2006093336中描述了一种从包封于聚乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)中的太阳能电池模块中取出硅材料的方法。他使用多步法。Sharp教导了首先将模块浸渍于诸如硝酸的化学溶液中以促进EVA的分解。在浸渍步骤后；用纯水洗涤模块，然后引入反应器中作为第三步。在反应器中，模块暴露于超临界气氛中，使得EVA分解成果冻样状态。EVA的分解反应与此种先前的浸渍步骤关联，该浸渍步骤不应该太短。如果此种浸渍步骤不够长，则太阳能电池发生进一步开裂。Sharp还报道了，当温度从超临界或亚临界气氛下降时，EVA再次凝固，太阳能电池再次包封在EVA中。因此再固化的EVA应该在第四步中机械切割以获得太阳能电池。Sharp的方法是复杂的，并且需要在化学溶液中进行浸渍步骤以避免在降低反应器温度时再次使太阳能电池嵌入包封层(EVA)中。从反应器提取的模块应该被切割以提供太阳能电池。因此，需要开发一种新的、更容易的、优选更环保的再循环方法，其提供光伏电池模块的再循环/回收的原料组分，而没有金属污染并保持/恢复其初始电性质，例如半导体传导性。现在我们已经找到了一种用于光伏电池模块再循环/回收的方法，包括在亚临界、优选低亚临界条件下在水中一步拆解模块的芯。所述方法优选在允许降解和除去有机化合物、减少废光伏模块的质量和体积的氧化剂条件下进行，以回收具有低金属污染百分比的有价值组分。清洁的玻璃组分也通过这种一步拆解法产生。根据第一实施方案，根据本专利技术的方法包括通过使用亚临界水热条件在反应器中拆解太阳能电池模块以便将玻璃组分与模块的其他组分分离。水是最环境安全的物质，也是所有溶剂中最便宜的。它可以在升高的压力-温度条件下充当矿化剂或催化剂。亚临界水的热力学和输运性质与环境水或超临界条件下的水的热力学和输运性质显著不同。使用亚临界条件下的水的方法具有在比超临界状态下的水更低的压力和温度下工作的优点，因此更安全且在能量观点上经济。而且，在亚临界水条件下的水更容易以用于大量模块的工业水平进行处理。在水亚临界条件下，非极性物类的溶解度增加，而离子和极性化合物的溶解度降低。结果是，水的极性下降，由于溶剂粘度(η)降低，分子运动性增加。介电常数(ε)和密度(ρ)的降低导致离子水合作用的剧烈变化。术语“水热处理”已在本领域中定义为“在封闭系统中在高于室温并且大于1大气压(或0.1MPa)的压力下在溶剂(无论是水性还是非水性的)存在下的任何多相化学反应”。但在本专利技术中，水热处理指的是包括通过高温高压条件促进的在水中进行的拆解反应的方法。水在水热光伏模块再循环处理中起重要作用，其中水不仅用作溶剂，而且也是用于降解有机组分的主要反应物。事实上，在水热过程中通常使用的高压力-温度条件下，水具有高反应性并且能够将如聚合物的复杂分子中的化学键断裂并将它们转化为更简单的化合物。在水热处理中使用的水能够使背侧箔解聚并产生有机薄片。在亚临界条件下的水热处理包括温度和压力的组合，使得水在高于其沸点的温度下保持液态。通常在亚临界条件下，水的温度在其常压沸点与其临界温度(374℃)之间变化，优选在200和220℃之间变化，且压力必须升高到0.1和21.8MPa之间，优选2MPa。低亚临界条件对应于120和250℃之间的温度和0.1和5.0MPa之间的压力。关于水自生压力，在120和220℃之间的温度和在0.1和2.2MPa之间的压力是优选的。这样的条件在工业水平上特别有吸引力。水热处理在专门设计以耐受这种高温高压条件的反应器中进行，该反应器要么垂直放置，要么水平放置诸如鼓式反应器。当光伏太阳能电池芯在亚临界条件下受到水热处理时，玻璃发生剥离离开芯。同时，背箔片也从芯上剥离并可能部分解聚。一步水热处理后，产生有机薄片和清洁玻璃。还保留残余层合物，其中硅太阳能电池及其金属触点需要后续处理来回收。可以对由先前水热处理提供的残余层合物重复数次水热处理，以获得进一步的残余碎片和进一步去除有机化合物。根据另一个实施方案，根据本专利技术的方法包括通过使用氧化剂亚临界水热条件在反应器中拆解太阳能电池模块，以便将玻璃组分与模块的其他组分分离。氧化剂亚临界条件可以通过使用水与液体或气态氧化剂产生。液体氧化剂是氧化剂酸，特别是无机或有机含氧酸，诸如硝酸；过氧硝酸、铬酸、锰酸、过氧化氢、卤化含氧酸等或其组合；或产生臭氧或氧气的化合物。在实践中，硝酸和过氧化氢或其混合物是优选的，因为它们对环境表现出较低毒性并且不损害反应器容器。气态氧化剂例如是氧气、臭氧、氟(fluor)、氯(chlore)、溴(brome)、碘(iode)、氮的低价氧化物(protoxyde)等。最优选的气态氧化剂是氧气。当光伏太阳能电池芯在氧化剂亚临界条件下受到水热处理时，玻璃发生剥离离开芯并产生残余碎片。同时，背箔片也剥离并且包封剂层的解聚比用水在亚临界条件下进行得更快。背箔片完全从模块的芯去除。可以对由先前拆解步骤得到的残余碎片重复数次氧化剂水热处理，并且使得可回收光伏模块的大部分组分，特别是硅和金属组分。在一个优选的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于再循环/回收硅太阳能电池模块的芯(9)的原料组分的方法，包括：a) 提供硅太阳能电池模块的芯(9)，其中所述电池(6)通过连接带(5)互连并嵌入包封层(4)中，所述包封层(4)夹在背片(7)和前玻璃板(3)之间；b) 将硅太阳能电池的芯(9)引入反应器中；c) 在所述反应器中通过在亚临界气氛下水热处理拆解太阳能电池芯，以产生回收的清洁玻璃组分和残余层合物(10)；所述方法的特征在于，亚临界气氛下的水热处理是氧化剂水热处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.15 EP 15176939.51.一种用于再循环/回收硅太阳能电池模块的芯(9)的原料组分的方法，包括：a)提供硅太阳能电池模块的芯(9)，其中所述电池(6)通过连接带(5)互连并嵌入包封层(4)中，所述包封层(4)夹在背片(7)和前玻璃板(3)之间；b)将硅太阳能电池的芯(9)引入反应器中；c)在所述反应器中通过在亚临界气氛下水热处理拆解太阳能电池芯，以产生回收的清洁玻璃组分和残余层合物(10)；所述方法的特征在于，亚临界气氛下的水热处理是氧化剂水热处理。2.根据权利要求1所述的方法，还包括残余层合物的另外的处理，以回收硅。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述另外的处理是第二氧化剂水热处理。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述氧化剂水热处理包含选自硝酸、过氧化氢或其混合物的酸。5.根据权利要求4所述的方法，其中硝酸气氛由包含30-65重...

【专利技术属性】
技术研发人员：A斯里内马克斯，F博施尼，R克鲁特斯，
申请(专利权)人：列日大学，
类型：发明
国别省市：比利时,BE