發(fā)布時間：2020-10-28 00:17

　　 晶硅太陽能電池由于其使用壽命長及可再生等優(yōu)勢,已經(jīng)成為光電池能源的主力。目前,市場上有硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池和納米晶太陽能電池等,其中晶硅太陽能電池擁有80%~90%市場份額。晶硅太陽能電池中的貴重金屬資源主要集中在邊框和晶硅電池片的正負極材料上。晶硅太陽能電池的理論使用壽命在25年左右,但是在使用過程中,由于電池片本身的性能退化或封裝材料老化等情況,導(dǎo)致太陽能電池性能下降而無法正常使用。如果直接將太陽能電池進行填埋或焚燒,不僅對環(huán)境造成污染,同時還會造成資源的浪費。青海省因太陽能資源豐富,具備規(guī)模化發(fā)展光伏發(fā)電項目的資源條件,技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用基礎(chǔ),已成為我國光伏發(fā)展的主陣地。因此研究合理的回收廢舊太陽能電池的方法,實現(xiàn)對廢舊太陽能電池片中高純硅及貴重金屬的再利用已經(jīng)迫在眉睫。目前學(xué)者們研究比較多的是采用有機溶劑或熱處理來實現(xiàn)電池片與玻璃蓋板的分離,而針對太陽能電池片中貴重金屬的再生循環(huán)的研究還很少。本文主要針對大規(guī)模使用的晶硅太陽能電池片中的高純硅和貴重金屬進行綠色回收,工藝簡單易行,直接對電池片中貴重金屬進行再生研究。采用堿浸-沉淀法和酸浸-重結(jié)晶法實現(xiàn)金屬資源的回收,并利用HF酸去除減反射層獲得較為純凈的硅片。利用掃描電鏡(SEM)分析去除金屬前后電池片的表面形貌、X射線衍射儀(XRD)分析回收產(chǎn)物的晶型、X射線能譜(EDS)分析電池片表面的元素含量、X射線光電子能譜儀(XPS)測試硅片表面的雜質(zhì)、X射線熒光光譜儀(XRF)分析回收硅片的純度等。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)對電池片表面的封裝膠膜EVA進行熱失重實驗,探討了不同的升溫速率對最終失重溫度的影響;結(jié)果表明:在失重過程中,升溫速率只影響了DSC曲線中失重峰值的大小,對EVA的最終失重率沒有影響,在不同的升溫速率下EVA失重結(jié)束溫度都是600℃,失重率達到了98.88%;因此將廢舊晶硅太陽能電池片在馬弗爐中600℃的條件下煅燒1 h可以很好地去除包覆在電池片表面的封裝膠膜—EVA。將煅燒后的電池片進行ICP檢測,最后計算出電池片中主要金屬元素的含量,其中Al占6.97%,Ag占0.12%。(2)采用NaOH作為廢舊晶硅太陽能電池片中鋁的浸出介質(zhì),探討了NaOH濃度、反應(yīng)溫度、NaOH溶液與電池片的固液比等因素對鋁的浸出濃度及浸出率的影響;結(jié)果表明:以NaOH為浸出劑的最適宜的浸取條件為:NaOH溶液濃度20%,浸出溫度為20℃,固液比為60 g/mL,最適宜條件下的鋁的浸出率為96%。以此浸出液為原料,采用化學(xué)沉淀法回收浸出液中的鋁,由于沉淀為膠體,過濾烘干過程中有所損失,鋁的回收率為89%。用ICP對回收到的氫氧化鋁進行檢測,得到的產(chǎn)品含鋁量為87.04%,得到了較純的氫氧化鋁。(3)采用HNO_3為浸取劑浸取電池片中的銀,探討了浸取劑濃度和固液比等因素對廢舊晶硅太陽能電池片中銀的浸出濃度及浸出率的影響;結(jié)果表明:最適宜的浸取條件為浸取劑濃度5 mol/L,固液比為60 g/mL,最適宜條件下的銀的浸出率為95%。以此浸出液為原料,采用重結(jié)晶法以硝酸銀的形式回收浸出液中的銀,回收率達到了70%,用ICP對回收到的硝酸銀晶體進行檢測,得到的硝酸銀晶體中含銀量為62.98%,得到了較純的硝酸銀。(4)采用HF去除晶硅太陽能電池片正面的減反射層,探討了浸取劑濃度和固液比等因素對去除廢舊晶硅太陽能電池片正面減反射層時間的影響;結(jié)果表明:最適宜的浸取條件為浸取劑濃度20%,固液比為60 g/mL,經(jīng)過11 min就可以去除減反射層。采用EDS和XPS檢測回收硅片中的主要雜質(zhì)碳(C)、氧(O)、硼(B)、磷(P)的原子含量和存在狀態(tài),發(fā)現(xiàn)XPS檢測結(jié)果與EDS檢測結(jié)果基本一致,C和O的原子數(shù)量比均在1.6左右�；厥盏墓杵肵射線熒光光譜分析(XRF),硅的純度達到了99.91%,得到了較為純凈的硅晶片。
【學(xué)位單位】：青海民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

圖 1-3 晶硅太陽能電池片中主要有價金屬及硅所占的比例Figure 1-3 The proportion of major metals and silicon in crystalline silicon sola1.2 晶硅太陽能電池的概況1.2.1 晶硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)和材料組成晶硅太陽能電池主要包括單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池。它剛石晶格，晶體硬而脆；具有金屬光澤，能導(dǎo)電；具有半導(dǎo)體性質(zhì)。 5 個部分組成, 分別是: 金屬外框、蓋板玻璃、晶硅電池片、背板。如圖 1-4 所示[22]：

圖 1-5 晶硅太陽能電池片結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1-5 The Structure of crystalline silicon solar cell所示，太陽能電池的背板在太陽能組件的背面，主要是對太陽能電撐作用。由于安裝在戶外的太陽能電池，長期經(jīng)受風(fēng)吹日曬，因此可靠的絕緣性、阻水性和耐老化性，單層膜材料很難完全滿足要求能電池的背板材料主要為 TPT 復(fù)合膜，它是現(xiàn)階段唯一在戶外應(yīng)背板。TPT 復(fù)合膜有三層結(jié)構(gòu)，分別是由兩層 Tedlar 膜和一層聚二醇酯（PET）的聚酯膠膜組成的。這種復(fù)合膜具有較好的防潮能，白色 TPT 對光具有反射作用，可提高組件的工作效率，且具射率，降低組件工作溫度的功能[25,32,33]。膠膜

如果得不到妥善處理會對環(huán)境的回收工藝綜述舊晶硅太陽能電池的主要方法有物理處理化學(xué)處理方法相結(jié)合。處理法和熱處理法。伏組件是指將組件經(jīng)破碎、金屬剝離、浮選程圖如圖 1-6 所示。廢舊光伏組件
【參考文獻】

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本文編號：2859286