Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling

Präsentation zum Thema: "Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling"—  Präsentation transkript:

1 Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling
Thermische Trennung 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) Chemische Behandlung

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

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

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

7 Untersuchung der Pyrolyse von EVA (IEC)
Zusammensetzungen vom Kondensat aus EVA-Pyrolyse in Ma.-% Element C H O N S Zusammensetzung 81,2 12,2 5,9 0,5 0,2 Davon ca. 2 Ma.-% Wasser ca. 12 Ma.-% Essigsäure, (berechnet 20 Ma.-%) ca. 80 Ma.-% Kohlenwasserstoffe Sicherheitstechnik: obere und untere Explosionsgrenze

8 Einfluss von O2-Gehalten im Spülgas sowie Modultemperatur (IEC)

9 Maßstabsübertragung auf Pyrolyseofen (IWTT)

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

11 Materialauswahl für Nachverbrennungsofen (ITUA)
Analyse Pyrolysegas Werkstoffauswahl Pyrolyseprodukte von PVF Gleichgewichtsmodellierung für Verwendung von Al2O3

12 Schichtabtrag (IAC) -CHx Si Si Si Si FT-IR KOH/H2O2 -CHx XRD HNO3; HF
Al, Ag + Pb-Borosilikat HNO3; HF KOH RFA TiOx oder Si3N4 HF oder KOH HF Si Si Si Si

13 Oberflächenqualitäten (IAC)
1 2 3 4 5 6 1 – schwache Politur Politur 3 – Übergang – Struktur Politur-Struktur (Gräben, Löcher) 5 – Struktur (Mattbeize) 6 - neutral

14 Zusammenarbeit IEC DS IWTT IAC Abgaszusammensetzung
variable Waferoberfläche Prozessbe- dingungen Prozess- hypothese Ätzprozess- Steuerung und Kontrolle Up-Scaling der Bäder Ofenregime; Abgas Gasanalysen „heile“ Wafer mit konstanter, nivellierter Oberflächensituation