一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法技术

本发明专利技术提供一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，包括如下步骤：步骤一、将废旧晶硅光伏组件拆解分离得到废旧晶硅太阳能电池片；步骤二、将废旧晶硅太阳能电池片去除铝背电极，获得带银电极及减反射膜的硅片；步骤三、通过原位溶解再沉积技术将硅片上的银电极溶解，之后将溶解的银再均匀沉积到硅片表面；步骤四、将沉积有银的硅片进行腐蚀，获得硅纳米线，得到可作为光催化材料的纳米硅材料。本发明专利技术使用废旧晶硅太阳能电池片制备纳米硅材料，得到的纳米硅材料具有优异的光催化效果，在可见光下可有效地催化降解水中有机污染物。物。物。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法


[0001]本专利技术涉及废旧晶硅太阳能电池片资源化回收利用
，具体而言，尤其涉及一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法。

技术介绍

[0002]太阳能是一种潜力巨大的清洁可再生能源，其发展受到广泛地关注。光伏市场在近年来得到飞速发展，2021年我国光伏发电累计装机容量超过 306GW。晶硅光伏组件的使用寿命大约在25
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30年左右，光伏市场始发于2000年，2020
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2030年左右将迎来第一批光伏组件的退役。根据中国国内光伏电池板废弃量的预测，到2050年，我国光伏电池板废弃量将达到2000万吨。因此废旧光伏组件回收利用在环境保护和资源回收方面具有重大意义。
[0003]晶硅光伏组件由铝边框、接线盒、玻璃、TPT背板、EVA胶膜、晶硅太阳能电池片组成，其中晶硅太阳能电池片由铝背电极、硅片(内含p
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n结)、减反射膜以及银电极四个部分组成，其成本占到整个组件的65％左右，对其上高附加值的Si和Ag等进行回收具有极高的经济性。目前废旧晶硅太阳能电池片主要采用湿法冶金的方法来回收高纯硅及贵金属。湿法冶金常采用的化学试剂有：HF、HNO3、H2SO4、H3PO4、NaOH等。波兰学者EwaKlugmann
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Radziemska等采用KOH去除Al，HNO3去除Ag，用HNO3、HF、 CH3COOH以及Br2的混合溶液去除减反射膜及p
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n结，得到纯净的硅片。中国台湾地区学者Ching
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Hwa Lee等用H2SO4浸出Al，用HNO3浸出Ag，通过结晶回收 Al2(SO4)3，通过电解、沉淀、置换等方式回收Ag。常见的晶硅太阳能电池片的回收方法中，Al、Ag、p
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n结难以完全去除，硅片纯度难以达到太阳能级硅的要求，并且金属Ag、Al等浸出及还原工艺过程复杂，回收周期较长，单独回收成本较高。为了尽可能减少分离和除杂步骤，将贵金属Ag与 Si联合应用于其他领域，将成为废旧晶硅太阳能电池片高效回收及增值利用的新途径。
[0004]常见的光催化材料大多是金属氧化物或硫化物等半导体材料，如TiO2、 ZnO、CdS、SnO2、Fe2O3等。此类光催化材料禁带较宽，通常在3eV左右，只能在紫外光下发生催化降解，在实际应用中成本较高。禁带宽度仅为1.12eV的硅材料，其吸光范围最长可以达到1100nm，能够吸收紫外、可见甚至红外光，提高了光能的利用范围，是一种新兴的光催化材料。为使硅材料具有良好的光催化性能和光催化稳定性，通常需要在硅材料上制备纳米线、纳米孔等，使硅材料发生量子约束效应，提高硅材料价带的氧化电位，并且形成氢终止表面。在硅材料上制备纳米线或纳米孔通常需要Ag做催化剂，具有较高的成本。

技术实现思路

[0005]根据上述提出常见的晶硅太阳能电池片的回收方法中，Al、Ag、p
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n结等难以完全去除，硅片纯度难以达到太阳能级硅的要求，并且金属Ag、Al 等浸出及还原工艺过程复杂，回收周期较长，单独回收成本较高；在硅材料上制备纳米线或纳米孔通常需要Ag做催化剂，具有较高的成本的技术问题，而提供一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法。本专利技术主要利用废旧晶硅太阳能电池片上的银做催化剂，在废旧晶硅太阳能电池片上
刻蚀出硅纳米线，制备光催化材料，从而实现废旧晶硅太阳能电池片中Si 和Ag的高效回收及增值利用，在环境保护与资源回收利用方面具有重要的意义。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、将废旧晶硅光伏组件拆解分离得到废旧晶硅太阳能电池片；
[0009]步骤二、利用废旧晶硅太阳能电池片获得带银电极及减反射膜的硅片；
[0010]步骤三、利用原位溶解再沉积技术将银电极溶解，之后将溶解的银再均匀沉积到硅片表面；
[0011]步骤四、将沉积有银的硅片进行腐蚀，获得硅纳米线，得到可作为光催化材料的纳米硅材料。
[0012]进一步地，所述步骤二中，将废旧晶硅太阳能电池片浸入NaOH、KOH 等碱液或HCl、H2SO4等酸液中浸泡，去除铝背电极，得到带银电极及减反射膜的硅片，注意酸液要避免使用HNO3溶液。
[0013]进一步地，所述步骤三中，原位溶解再沉积技术中选用HNO3和HF的混合溶液作为溶解银电极并均匀沉积银的溶液。
[0014]进一步地，所述混合溶液中，HNO3与HF浓度比为1：1
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2：1，其中HNO3浓度为20wt％
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40wt％，HF浓度为10wt％
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20wt％。反应过程中，HNO3先将附着在减反射膜之上的银电极溶解生成AgNO3，同时HF与硅片上的减反射膜反应使硅片暴露于溶液之中，此时硅片接触HF和AgNO3的混合溶液，形成原电池，AgNO3被还原为Ag单质，均匀沉积在硅片表面。
[0015]进一步地，所述步骤三中，原位溶解再沉积时间为30
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60min。
[0016]进一步地，所述步骤四中，将沉积有银的硅片浸入到腐蚀液中进行腐蚀，腐蚀液由HF和H2O2组成，其中HF的浓度为10wt％
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20wt％，H2O2的浓度为2wt％
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3wt％，腐蚀时间5
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20min。
[0017]进一步地，经过腐蚀液腐蚀获得的纳米硅材料可以作为降解水中有机污染物的光催化材料。
[0018]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019]1、本专利技术提供的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，使用废旧晶硅太阳能电池片制备纳米硅材料，得到的纳米硅材料具有优异的光催化效果，在可见光下可有效地催化降解水中有机污染物。
[0020]2、本专利技术提供的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，解决了大量废旧晶硅太阳能电池片难处理的问题，在环境保护和资源回收方面具有重要的意义。
[0021]3、本专利技术提供的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，相较于传统光催化材料制备过程中需要贵金属银作催化剂，成本较高，本专利技术利用废旧晶硅太阳能电池片上的银电极作为制备光催化材料过程中的催化剂，可有效降低生产成本。
[0022]综上，应用本专利技术的技术方案能够解决常见的晶硅太阳能电池片的回收方法中，Al、Ag、p
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n结等难以完全去除，硅片纯度难以达到太阳能级硅的要求，并且金属Ag、Al等浸出及还原工艺过程复杂，回收周期较长，单独回收成本较高；在硅材料上制备纳米线或纳米孔通常需要Ag做催化剂，具有较高的成本的问题。
[0023]基于上述理由本专利技术可在废旧晶硅太阳能电池片资源化回收利用等领域广泛推
广。
附图说明
[0024]为了更清本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将废旧晶硅光伏组件拆解分离得到废旧晶硅太阳能电池片；步骤二、利用废旧晶硅太阳能电池片获得带银电极及减反射膜的硅片；步骤三、利用原位溶解再沉积技术将银电极溶解，之后将溶解的银再均匀沉积到硅片表面；步骤四、将沉积有银的硅片进行腐蚀，获得硅纳米线，得到可作为光催化材料的纳米硅材料。2.根据权利要求1所述的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，其特征在于，所述步骤二中，将废旧晶硅太阳能电池片浸入碱液或酸液中浸泡，去除铝背电极，得到带银电极及减反射膜的硅片。3.根据权利要求2所述的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，其特征在于，所述碱液为NaOH溶液或KOH溶液，所述酸液为HCl溶液或H2SO4溶液。4.根据权利要求1所述的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，其特征在于，所述步骤三中，原位溶解再沉积技术中选用HNO3和HF的混合溶液作为溶解银电极并均匀沉积银的溶液。5.根据权利要求4所述的利用废旧晶硅太阳能电池片制备光催化材料的方法，其特征在于，所述混合溶液中，HNO3与HF浓度比为1：1
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【专利技术属性】
技术研发人员：李佳艳，闫霜，李鹏廷，孙岩，谭毅，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：