CN105355541A - 一种太阳能电池片回收处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够降低生产成本的太阳能电池片回收处理方法。该太阳能电池片回收处理方法通过将需要回收处理的太阳能电池片放入碱性溶液中除去铝背场的部分铝层，再放入酸性溶液中除去剩余铝层，接着浸泡在硝酸溶液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，再放入氢氟酸溶液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，该方法回收的硅片、银包铜粉、铝浆可直接供应给太阳能电池片生产线，不但降低了太阳能电池片加工过程中原料的使用量，从而降低了太阳能电池片的生产成本，同时，该回收处理方法回收彻底且不会产生各种废液，回收处理更加环保。适合在太阳能电池领域推广应用。

Description

一种太阳能电池片回收处理方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其是一种太阳能电池片回收处理方法。
背景技术
随着社会和经济的飞速发展，能源的需要日益增加，化石能源的日趋枯竭和给生态环境造成的污染，严重威胁着社会和经济的可持续发展。因此，迫切需要采用可再生能源进行替代。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的绿色可再生能源，已经在世界范围内得到了广泛的关注。
太阳能电池原理主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质：当掺入硼、磷等杂质时，硅晶体中就会存在着一个空穴，形成n型半导体；同样，掺入磷原子以后，硅晶体中就会有一个电子，形成p型半导体，p型半导体与n型半导体结合在一起形成pn结，当太阳光照射硅晶体后，pn结中n型半导体的空穴往p型区移动，而p型区中的电子往n型区移动，从而形成从n型区到p型区的电流，在pn结中形成电势差，这就形成了太阳能电池。
太阳能电池片的寿命周期一般为25年，当转化效率降低到一定程度时,太阳能电池片失效成为不合格太阳能电池片，需要报废更新合格的太阳能电池片，一般情况下，太阳能被视为一种废物产生量最小的能源，在组件的使用过程中不会产生对环境有害的废物，但太阳能电池片报废后产生的固体废弃物也不能够忽视。从2020年之后,我国的太阳能电池的固体废弃物会出现大幅度增长,累计废弃量也逐渐增加，太阳能电池的处理处置和回收利用将会成为一个重要的环保课题。同时，在太阳能电池片的生产过程中由于各种各样的原因会产生大量的不合格太阳能电池片，目前，对于使用过后失效的不合格太阳能电池片以及生产过程中产生的不合格太阳能电池片大都是采用集中销毁的方式，太阳能电池片主要含有的材料为硅、银、铝等，硅、银、铝都是太阳能电池片生产过程中所需要的原料，如果直接将不合格太阳能电池片直接销毁，不但会造成原材料的巨大浪费，同时，销毁后的电池片残渣还会对环境产生污染，不环保。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低生产成本的太阳能电池片回收处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该太阳能电池片回收处理方法，包括以下步骤：
A、将需要回收处理的太阳能电池片放入碱性溶液中除去太阳能电池片铝背场的部分铝层；
B、将经过碱性溶液浸泡的太阳能电池片放入酸性溶液中除去太阳能电池片的剩余铝层得到去铝太阳能电池片以及含铝溶液，含铝溶液通过化学方式转化为氧化铝；
C、去铝太阳能电池片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，得到去银太阳能电池片以及含银酸液；
D、将去银太阳能电池片放入氢氟酸溶液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，得到去氮化硅太阳能电池片，清洗后得到纯净的硅片，含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉。
进一步的是，所述含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉的具体方法如下所述：在含银酸液中加入铜粉得到固液混合物，所述含银酸液与铜粉的重量比为1.5～3，将固液混合物抽入研磨设备中循环研磨20～50分钟即可得到银包铜粉。
进一步的是，所述含银酸液与铜粉的重量比为2。
进一步的是，所述铜粉的粒径为2～3微米。
进一步的是，所述固液混合物抽入研磨设备中循环研磨的时间为30分钟。
进一步的是，所述含银酸液的温度为20℃。
进一步的是，所述步骤A中使用的碱性溶液是浓度为5％的氢氧化钠溶液。
进一步的是，所述步骤B中使用的酸性溶液为浓度为5％的盐酸溶液。
进一步的是，所述步骤C中使用的硝酸溶液浓度为1.5％。
进一步的是，所述步骤D中使用的氢氟酸溶液浓度为0.5％。
本发明的有益效果是:该太阳能电池片回收处理方法通过将报废失效以及生产过程中产生的不合格太阳能电池片放入碱性溶液中除去太阳能电池片铝背场的部分铝层，再将经过碱性溶液浸泡的不合格太阳能电池片放入酸性溶液中除去太阳能电池片的剩余铝层得到去铝太阳能电池片以及含铝溶液，含铝溶液通过化学方式转化为氧化铝进而用于制备电子铝浆，所述电子铝浆用于丝网印刷的浆料；去铝太阳能电池片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，得到去银太阳能电池片以及含银酸液；将去银太阳能电池片放入氢氟酸溶液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，得到去氮化硅太阳能电池片清洗后得到纯净的硅片，所述硅片可重新用于太阳能电池片的加工原料，含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉用于制备电子浆料，所述电子浆料用于丝网印刷的浆料，该方法回收的硅片、银包铜粉、铝浆可直接供应给太阳能电池片生产线，不但降低了太阳能电池片加工过程中原料的使用量，从而降低了太阳能电池片的生产成本，同时，该回收处理方法回收彻底且不会产生各种废液，回收处理更加环保。
具体实施方式
该太阳能电池片回收处理方法，包括以下步骤：
A、将需要回收处理的太阳能电池片放入碱性溶液中除去太阳能电池片铝背场的部分铝层；
B、将经过碱性溶液浸泡的太阳能电池片放入酸性溶液中除去太阳能电池片的剩余铝层得到去铝太阳能电池片以及含铝溶液，含铝溶液通过化学方式转化为氧化铝；
C、去铝太阳能电池片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，得到去银太阳能电池片以及含银酸液；
D、将去银太阳能电池片放入氢氟酸溶液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，得到去氮化硅太阳能电池片，清洗后得到纯净的硅片，含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉。
该太阳能电池片回收处理方法通过将报废失效以及生产过程中产生的不合格太阳能电池片放入碱性溶液中除去太阳能电池片铝背场的部分铝层，再将经过碱性溶液浸泡的不合格太阳能电池片放入酸性溶液中除去太阳能电池片的剩余铝层得到去铝太阳能电池片以及含铝溶液，含铝溶液通过化学方式转化为氧化铝进而用于制备电子铝浆，所述电子铝浆用于丝网印刷的浆料；去铝太阳能电池片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，得到去银太阳能电池片以及含银酸液；将去银太阳能电池片放入氢氟酸溶液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，得到去氮化硅太阳能电池片清洗后得到纯净的硅片，所述硅片可重新用于太阳能电池片的加工原料，含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉用于制备电子浆料，所述电子浆料用于丝网印刷的浆料，该方法回收的硅片、银包铜粉、铝浆可直接供应给太阳能电池片生产线，不但降低了太阳能电池片加工过程中原料的使用量，从而降低了太阳能电池片的生产成本，同时，该回收处理方法回收彻底且不会产生各种废液，回收处理更加环保。
在上述实施方式中，所述含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉的具体方法可以采用现有的化学法制备银粉然后包裹在铜粉表面制得，但是这种化学法制备方式制成的银包铜粉含银量较低，银包覆层致密性低，导电性差且生产成本较高、效率较低。本发明提供了一种新的银包铜粉制备方法：即在含银酸液中加入铜粉得到固液混合物，所述含银酸液与铜粉的重量比为1.5～3，将固液混合物抽入研磨设备中循环研磨20～50分钟即可得到银包铜粉。该方法只需将铜粉按照一定的重量比加入到含银酸液中，然后将其抽入研磨设备中循环研磨20～50分钟即可，铜粉与含银酸液的固液混合物在研磨过程中发生化学反应，部分铜粉与含银酸液发生置换反应将银离子置换出来生成银粉，生成的银粉沉积在铜粉颗粒的表面，由于固液混合物在研磨过程中同时还受到研磨设备的研磨作用力，在研磨作用力下更多的银粉被沉积在铜粉的表面，而且在研磨作用力下铜粉颗粒表面形成的银层会更加致密，包覆性好，进而银包铜粉的导电性也大大提高，经过试验验证，利用上述方法得到的银包铜粉中银含量可以达到55％以上，大大提高了银包铜粉的综合性能，从而降低银包铜粉的消耗量，降低了生产成本，提高了产品效益。
为了保证能够置换出所有的银离子并且在铜粉颗粒表面沉积足够的银粉，所述含银酸液与铜粉的重量比为2。
为了最大限度的提高银包铜粉中银的含量，所述铜粉的粒径为2～3微米，这样铜粉颗粒具有足够大的相对表面积可以沉积更多的银粉。
为了使置换反应更加充分，同时使更多的银粉能够沉积在铜粉颗粒表面，所述固液混合物抽入研磨设备中循环研磨的时间优选为30分钟。进一步的是，所述含银酸液的温度为20℃。
为了在保证去铝效果的同时，进一步降低太阳能电池片的回收成本，所述步骤A中使用的碱性溶液优选为氢氧化钠溶液，由于氢氧化钠溶液价格便宜，且容易获得，可以大大降低其回收成本。为了保证去铝效果，所述氢氧化钠溶液浓度为3～7％。进一步的是，为了保证去铝效果，同时尽量降低成本，所述氢氧化钠溶液浓度为5％。
为了在保证去铝效果的同时，进一步降低太阳能电池片的回收成本，所述步骤B中使用的酸性溶液为盐酸溶液，盐酸腐蚀性强，可以保证去铝效果，同时，盐酸的价格相对便宜，可以大大降低其回收成本。为了保证去铝效果，同时尽量降低成本，所述盐酸溶液浓度为3～7％。进一步的是，为了保证去铝效果，同时尽量降低成本，所述盐酸溶液浓度优选为5％。
为了保证去银效果，所述步骤C中使用的硝酸溶液的浓度为1～2％。为了使太阳能电池片表面的银全部溶解去除，同时尽量降低成本，所述步骤C中使用的硝酸溶液浓度优选为1.5％。
为了保证去氮化硅效果，所述步骤D中使用的氢氟酸溶液浓度为0.2～0.8％。为了使太阳能电池片表面的氮化硅膜全部去除，同时尽量降低成本，所述步骤D中使用的氢氟酸溶液浓度为0.5％。
实施例
将100kg太阳能电池片用100L浓度为5％的氢氧化钠溶液处理，反应至中性，除去部分铝层，再将太阳能电池片浸泡于300L浓度为5％的盐酸溶液中，直至铝层完全去除；然后将去铝太阳能电池片投入100L浓度为1.5％的硝酸溶液，使银溶解完全得到含银酸液；把去银太阳能电池片投入到20L浓度为0.5％的氢氟酸溶液中除去氮化硅，得到纯净的硅片80kg，回收率约为90％；最后将含铝溶液中的铝转化为氧化铝，得到约20kg氧化铝回收率约为93％，将含银酸液的温度控制在20℃，并加入粒径为2-3微米的片状铜粉混合后形成固液混合物，加入的片状铜粉的质量为含银酸液质量的一半，将混合后形成的固液混合物抽入砂磨机高速循环研磨30min，得到含银量约55％银色银包铜粉，D50＝1-2微米，导电率为1.5×10-5Ω·cm。

Claims (10)

1.一种太阳能电池片回收处理方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将需要回收处理的太阳能电池片放入碱性溶液中除去太阳能电池片铝背场的部分铝层；
B、将经过碱性溶液浸泡的太阳能电池片放入酸性溶液中除去太阳能电池片的剩余铝层得到去铝太阳能电池片以及含铝溶液，含铝溶液通过化学方式转化为氧化铝；
C、去铝太阳能电池片经过清洗后，浸泡在硝酸溶液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，得到去银太阳能电池片以及含银酸液；
D、将去银太阳能电池片放入氢氟酸溶液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，得到去氮化硅太阳能电池片，清洗后得到纯净的硅片，含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉。
2.如权利要求1所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉的具体方法如下所述：在含银酸液中加入铜粉得到固液混合物，所述含银酸液与铜粉的重量比为1.5～3，将固液混合物抽入研磨设备中循环研磨20～50分钟即可得到银包铜粉。
3.如权利要求2所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述含银酸液与铜粉的重量比为2。
4.如权利要求3所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述铜粉的粒径为2～3微米。
5.如权利要求4所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述固液混合物抽入研磨设备中循环研磨的时间为30分钟。
6.如权利要求5所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述含银酸液的温度为20℃。
7.如权利要求1所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述步骤A中使用的碱性溶液是浓度为5％的氢氧化钠溶液。
8.如权利要求7所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述步骤B中使用的酸性溶液为浓度为5％的盐酸溶液。
9.如权利要求8所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述步骤C中使用的硝酸溶液浓度为1.5％。
10.如权利要求9所述的太阳能电池片回收处理方法，其特征在于：所述步骤D中使用的氢氟酸溶液浓度为0.5％。
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