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Thermische Trennung Chemische Behandlung Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling von Solarzellen und Solarmodulen TU Bergakademie Freiberg Institut.

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Präsentation zum Thema: "Thermische Trennung Chemische Behandlung Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling von Solarzellen und Solarmodulen TU Bergakademie Freiberg Institut."—  Präsentation transkript:

1 Thermische Trennung Chemische Behandlung Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling von Solarzellen und Solarmodulen TU Bergakademie Freiberg Institut für Anorganische Chemie (IAC) Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (IEC) Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik (IWTT)

2 Projektübersicht Pyrolyse Nachverbrennung und Gasreinigung Rückgewonnene Solarzellen Pyrolyse-Gas Wertstoffe: Metall Glas Abgas Defekte Solarmodule Chemische Behandlung Solarwafer Pyrolyseofen Aufbau Pilot- anlage

3 Thermisches Abtrennen der Solarzellen aus der Kunststoffeinbettung IEC IWTT Abgasproblematik: Konzipierung einer Nachverbrennung Miniaturofen + DTA / TG

4 Arbeitsinhalte IEC IWTT - Thermoanalytische Untersuch- ungen (Thermowaage) - Einfluss von Aufheizgeschwin- digkeiten - Einfluss der Sauerstoffkonzen- tration Aufheizbedingungen im Technikumsofen - Erarbeitung kinetischer Kenndaten - Pyrolyse und Reaktionsverhalten an Ausschnitten von PV-Modulen Informationen zur Maßstabs- übertragung - Abgaszusammensetzung - Anforderungen an den ther- mischen Prozess - Definition einer vorläufigen Pro- zesshypothese - Layout eines Technikumofens - Umrüsten des vorhandenen Labor-Schutzgasofens - Versuche im Laborofen an Modulteilen - Erarbeitung von technologischen Vorschriften für erste Versuche in der Technikumanlage bei Deutsche Solar - Explosionsschutz

5 Abgasverbrennung (ITUA) - Modellierung der thermischen Nachverbrennung - Aufbau und Inbetriebnahme des Nachverbrennungs- systems (Schnittstellenabgleich zum Pyrolyseofen) - Spurenstoffanalyse bei der Nachverbrennung - Werkstoffauswahl

6 Chemische Behandlung (IAC) - Erfassung und Sondierung von Ausgangsmaterialien - Ätztests im Kleinmaßstab, Einzelbäder - Versuche zur separaten Metallablösung: Variation von verschiedenen Ätzsäuren - Versuche zur Kombination von Metallablösung und Siliciumätzung - Konzipierung einer Ätzlinie - Erfassung und Sondierung von Ausgangsmaterialien - Ätztests im Kleinmaßstab, Einzelbäder - Versuche zur separaten Metallablösung: Variation von verschiedenen Ätzsäuren - Versuche zur Kombination von Metallablösung und Siliciumätzung - Konzipierung einer Ätzlinie

7 Zusammensetzungen vom Kondensat aus EVA-Pyrolyse in Ma.-% ElementCHONS Zusammensetzung81,212,25,90,50,2 Davon ca. 2 Ma.-% Wasser ca. 12 Ma.-% Essigsäure, (berechnet 20 Ma.-%) ca. 80 Ma.-% Kohlenwasserstoffe Untersuchung der Pyrolyse von EVA (IEC) Sicherheitstechnik: obere und untere Explosionsgrenze

8 Einfluss von O 2 -Gehalten im Spülgas sowie Modultemperatur (IEC)

9 Maßstabsübertragung auf Pyrolyseofen (IWTT)

10 Temperaturverteilung im Modul (IWTT) T [°C] Problem: Auftreten thermischer Spannungen Problemlösungen: - Einstellung eines optimierten Temperaturgradienten - Steuerung von Aufheizregime und lokal kontrollierter Ablauf der Pyrolyse Erhöhung der Ausbeute

11 Analyse Pyrolysegas Werkstoffauswahl Pyrolyseprodukte von PVF Gleichgewichtsmodellierung für Verwendung von Al 2 O 3 Materialauswahl für Nachverbrennungsofen (ITUA)

12 Schichtabtrag (IAC) FT-IR XRD Al, Ag + Pb-Borosilikat RFA HF oder KOH HF HNO 3 ; HF KOH TiO x oder Si 3 N 4 KOH/H 2 O 2 -CH x SiSi

13 – schwache Politur 2 - Politur 3 – Übergang 4 – Struktur Politur-Struktur (Gräben, Löcher) 5 – Struktur (Mattbeize) 6 - neutral Oberflächenqualitäten (IAC)

14 IECDS IWTTIAC heile Wafer mit Zusammenarbeit Abgaszusammensetzung Up-Scaling der Bäder Gasanalysen konstanter, nivellierter Oberflächensituation Prozessbe- dingungen Prozess- hypothese variable Waferoberfläche Ätzprozess- Steuerung und Kontrolle Ofenregime; Abgas


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