CN108346715A - 硅太阳电池的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅太阳电池的回收方法，其包括以下步骤：将硅太阳电池组件进行高温热处理使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发；EVA胶膜和有机背板挥发后，机械移除玻璃，得到去有机物及玻璃的硅太阳电池组件并将其浸泡在硝酸中，从而将去有机物及玻璃的硅太阳电池组件表面的银、锡、铜和铅浸出，得到浸出液和去金属的硅太阳电池组件；去金属的硅太阳电池组件依次放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除铝背电极后清洗、放入含氟磷酸体系中去除氮化硅后清洗，以及放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除发射极，得到硅片。本发明提供的回收方法对硅太阳电池起到了最全面的回收，既不浪费资源又避免了对环境产生较大污染。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种硅太阳电池的回收方法。
背景技术
当前全球能源危机和大气污染问题日益突出，全世界都把目光投向可再生能源，其中太阳能以其独有的优势而成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，取之不尽、用之不竭，是人类能够自由利用的能源。太阳能的直接利用方式主要有三种：光热转化、光化学转化和光电转换。太阳能热水系统是光热转化的典型应用，目前已被广泛应用。光化学转换基本处于实验室阶段，比较典型的就是光化学制氢。光电转化则是太阳能利用最重要的方向之一，其主要表现形式为光伏发电。
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，太阳能电池失效成为不合格太阳能电池，需要报废更新合格的太阳能电池，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，目前，对于使用过后失效的不合格太阳能电池以及生产过程中产生的不合格太阳能电池大都是采用集中销毁的方式。太阳能电池中含有硅、银、铝、铜、锡、铅等元素，而且，银、铝、铜、锡等有价金属的含量甚至超出矿物中这些金属元素的含量，如果将太阳能电池直接销毁，不但会造成原材料的巨大浪费，而且销毁后的电池残渣还会对环境产生污染(比如铅元素)。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种硅太阳电池的回收方法，旨在解决将太阳能电池直接销毁，不但会造成原材料的巨大浪费，而且销毁后的电池残渣还会对环境产生污染的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的硅太阳电池的回收方法，包括以下步骤：
A，机械移除需回收的硅太阳电池的铝框和接线盒，得到硅太阳电池组件；
B，将硅太阳电池组件进行高温热处理使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发；
C，EVA胶膜和有机背板挥发后，机械移除玻璃，得到去有机物及玻璃的硅太阳电池组件并将其浸泡在硝酸中，从而将去有机物及玻璃的硅太阳电池组件表面的银、锡、铜和铅浸出，得到浸出液和去金属的硅太阳电池组件，并清洗去金属的硅太阳电池组件；
D，去金属的硅太阳电池组件依次放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除硅太阳电池组件的铝背电极后清洗、放入含氟磷酸体系中去除硅太阳电池组件的氮化硅后清洗，以及放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除硅太阳电池组件的发射极后清洗，得到硅片。
优选地，所述步骤B包括：
将硅太阳电池组件放入氮气或氩气气氛中，以1-30℃/min的升温速率升至450-550℃，使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发。
优选地，所述步骤C中硝酸的浓度为1-4mol/L。
优选地，所述步骤D中含氟磷酸体系的温度为150-250℃，含氟磷酸体系包括浓度为80％-95％的磷酸，以及重量百分比为0.01-10wt％的氟化物，其中，氟化物为HF、NH4F、NH4HF2中的至少一种。
优选地，所述步骤D中具体使用50-90℃的去离子水对去除氮化硅后的硅太阳电池组件清洗。
优选地，所述步骤D中去除硅太阳电池组件的铝背电极时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠的浓度为40％-50％，温度为70-90℃，去除时间为5-15min。
优选地，所述步骤D中去除硅太阳电池组件的发射极时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠的浓度为0.01％-20％。
优选地，所述步骤C之后还包括以下步骤：
E，通过向浸出液鼓入空气和添加硫酸的方式，得到锡酸沉淀、硫酸铅沉淀和第一滤液；
F，将锡酸沉淀用盐酸浸出后形成氯化锡溶液，通过电解氯化锡溶液得到金属锡；
G，向第一滤液中加入盐酸或NaCl，得到氯化银沉淀和第二滤液；
H，用氢氧化钠中和第二滤液，并通过电解方式提取金属铜；将氯化银沉淀清洗后提取金属银。
优选地，所述步骤E具体为：
向浸出液鼓入空气后过滤，得到锡酸沉淀和第三滤液，向第三滤液中加入硫酸后过滤，得到硫酸铅沉淀和所述第一滤液；
或者，
向浸出液中加入硫酸后过滤，得到硫酸铅沉淀和第四滤液，向第四滤液中鼓入空气，得到锡酸沉淀和所述第一滤液；
或者，
向浸出液同时鼓入空气和加入硫酸，过滤后获得锡酸沉淀、硫酸铅沉淀和所述第一滤液。
优选地，所述步骤H中通过氨浸提银、水合肼沉淀银的方式从氯化银中提银。
本发明提出的技术方案中，通过机械移除硅太阳电池的铝框和接线盒，得到硅太阳电池组件，铝框可以回收利用，接线盒可以做报废处理；再对硅太阳电池组件高温热处理，这使得组件上起粘接作用的EVA胶膜以及起保护和绝缘作用的有机背板挥发；接着将起保护作用的前玻璃面板拆卸下来，硅太阳电池组件仅留下硅基板、硅基板上的银栅线、起汇流作用的镀锡铜线、将镀锡铜线焊接在硅基板上时所使用的焊料以及铝背电极；然后将硅太阳电池组件浸泡在硝酸中，可以将银栅线中的银、镀锡铜线和焊料中的铜、锡和铅浸出，以供后续提取；最后将去金属的硅太阳电池组件依次放入浓度较高的氢氧化钾或氢氧化钠中去除铝背电极，放入含氟磷酸体系中快速去除氮化硅，以及放入浓度较低的氢氧化钾或氢氧化钠中去除发射极(即pn结)，最终得到仅含硅元素的纯净硅片。本发明提供的回收方法对硅太阳电池中的所有部分都进行了处理，对硅太阳电池起到了最全面的回收，既不浪费资源又避免了对环境产生较大污染，而且回收获得的硅片的纯度近100％。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一实施方式中，硅太阳电池的回收方法包括以下步骤：
A，机械移除需回收的硅太阳电池的铝框和接线盒，得到硅太阳电池组件；
B，将硅太阳电池组件进行高温热处理使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发；
具体地，将硅太阳电池组件放入氮气或氩气气氛中，以1-30℃/min的升温速率升至450-550℃，使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发，挥发后获得的有机挥发物还可收集用于为加热炉供热。
C，EVA胶膜和有机背板挥发后，机械移除玻璃，得到去有机物及玻璃的硅太阳电池组件并将其浸泡在硝酸中，从而将去有机物及玻璃的硅太阳电池组件表面的银、锡、铜和铅浸出，得到浸出液和去金属的硅太阳电池组件，并清洗去金属的硅太阳电池组件；
具体地，为了保证去银、锡、铜和铅的效果，所述步骤C中使用的硝酸溶液的浓度为1-4mol/L，可使用超声和搅拌来强化去除效果。
D，去金属的硅太阳电池组件依次放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除硅太阳电池组件的铝背电极后清洗、放入含氟磷酸体系中去除硅太阳电池组件的氮化硅后清洗，以及放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除硅太阳电池组件的发射极后清洗，得到纯净的硅片。
与现有技术中单独使用氢氟酸或者磷酸除氮化硅的方式相比，含氟磷酸体系去除氮化硅的速度更快，而且避免了氢氟酸有毒物质的大量使用。
具体地，所述步骤D中含氟磷酸体系的温度为150-250℃，含氟磷酸体系包括浓度为80％-95％的磷酸，以及重量百分比为0.01-10wt％的氟化物，其中，氟化物为HF、NH4F、NH4HF2中的至少一种。
进一步地，去除氮化硅后的硅太阳电池使用50-90℃的去离子水清洗，可以避免硅片出现裂纹，从而直接应用到太阳能电池的生产线上。若硅片碎裂，则需回炉成为硅太阳电池的原料。
所述步骤D中去除硅太阳电池组件的铝背电极时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠的浓度为40％-50％，温度为70-90℃，去除时间为5-15min。
另外，采用氢氧化钾或氢氧化钠去除铝背电极得到的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，再次用到生产线上。
所述步骤D中去除硅太阳电池组件的发射极时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠的浓度为0.01％-20％。去除发射极时使用的碱性溶液浓度不可过高，以免对硅片产生刻蚀，从而降低硅片的回收率。
本发明提出的技术方案中，通过机械移除硅太阳电池的铝框和接线盒，得到硅太阳电池组件，铝框可以回收利用，接线盒可以做报废处理；再对硅太阳电池组件高温热处理，这使得组件上起粘接作用的EVA胶膜以及起保护和绝缘作用的有机背板挥发；接着将起保护作用的前玻璃面板拆卸下来，硅太阳电池组件仅留下硅基板、硅基板上的银栅线、起汇流作用的镀锡铜线、将镀锡铜线焊接在硅基板上时所使用的焊料以及铝背电极；然后将硅太阳电池组件浸泡在硝酸中，可以将银栅线中的银、镀锡铜线和焊料中的铜、锡和铅浸出，以供后续提取；最后将去金属的硅太阳电池组件依次放入浓度较高的氢氧化钾或氢氧化钠中去除铝背电极，放入含氟磷酸体系中快速去除氮化硅，以及放入浓度较低的氢氧化钾或氢氧化钠中去除发射极(即pn结)，最终得到仅含硅元素的纯净硅片。本发明提供的回收方法对硅太阳电池中的所有部分都进行了处理，对硅太阳电池起到了最全面的回收，既不浪费资源又避免了对环境产生较大污染，而且回收获得的硅片的纯度近100％。
在上述实施方式中，所述步骤C之后还包括以下步骤：
E，通过向浸出液鼓入空气和添加硫酸的方式，得到锡酸沉淀、硫酸铅沉淀和第一滤液；
所述步骤E具体为：
向浸出液鼓入空气后过滤，得到锡酸沉淀和第三滤液，向第三滤液中加入硫酸后过滤，得到硫酸铅沉淀和所述第一滤液；
或者，
向浸出液中加入硫酸后过滤，得到硫酸铅沉淀和第四滤液，向第四滤液中鼓入空气，得到锡酸沉淀和所述第一滤液；
或者，
向浸出液同时鼓入空气和加入硫酸，过滤后获得锡酸沉淀、硫酸铅沉淀和所述第一滤液。
F，将锡酸沉淀用盐酸浸出后形成氯化锡溶液，通过电解氯化锡溶液得到金属锡；
G，向第一滤液中加入盐酸或NaCl，得到氯化银沉淀和第二滤液；
H，用氢氧化钠中和第二滤液，并通过电解方式提取金属铜；将氯化银沉淀清洗后提取金属银。
具体地，可以通过氨浸提银、水合肼沉淀银的方式从氯化银中提银。
在本发明中，利用硝酸锡在空气中不稳定，形成水化的SnO2，即锡酸沉淀的原理，将硝酸锡转化为锡酸沉淀，然后将锡酸沉淀用盐酸浸出获得氯化锡，通过电解氯化锡来得到金属锡；利用硫酸根离子和铅离子反应生成硫酸铅的原理来将铅沉淀以免铅污染水源；利用氯离子和银离子反应生成氯化银沉淀的原理来提出银；最终用氢氧化钠中和滤液以提取铜，从而将步骤C中的浸出液中的Sn、Ag和Cu离子全部回收，而且提取获得的金属的纯度很高。另外，最终产生的液体为中性的盐溶液，不会对环境产生影响。
实施例1
将需回收的硅太阳电池的铝框和接线盒机械移除，得到硅太阳电池组件，将铝框、接线盒、硅太阳电池组件分开回收；然后将硅太阳电池组件放入加热炉炉膛中，向炉膛中充入氮气，并以10℃/min的升温速率升至500℃，硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板得以挥发，挥发后的有机物收集后作为加热炉的燃料，在这个过程中，可使用气相色谱仪检测炉膛内有机物的含量变化，有机物的含量不再变化时，说明EVA胶膜以及有机背板挥发完全；然后将玻璃从硅太阳电池组件上移除，得到去有机物及玻璃的硅太阳电池组件；接着将该硅太阳电池组件浸泡在1.8mol/L的硝酸中，得到浸出有银、锡、铜和铅的浸出液以及去金属的硅太阳电池组件，其中浸出液进入银、锡、铜和铅的提取工序中；再将该硅太阳电池组件清洗后放入浓度为45％，温度为 80℃的氢氧化钾中将铝背电极去除，去除时间为10min；然后将去除铝背电极后的硅太阳电池组件用去离子水清洗后，放入浓度为90％的磷酸，以及重量百分比为0.5wt％的NH4F的混合液(混合液的温度为230℃)中，将氮化硅去除；最后将去氮化硅的硅太阳电池组件用80℃的去离子水清洗后，放入浓度为0.05％的氢氧化钾中将pn结去除，得到纯净的硅片。
实施例2
将需回收的硅太阳电池的铝框和接线盒机械移除，得到硅太阳电池组件，将铝框、接线盒、硅太阳电池组件分开回收；然后将硅太阳电池组件放入加热炉炉膛中，向炉膛中充入氩气，并以22℃/min的升温速率升至530℃，硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板得以挥发；然后将玻璃从硅太阳电池组件上移除，得到去有机物及玻璃的硅太阳电池组件；接着将该硅太阳电池组件浸泡在3.2mol/L的硝酸中，得到浸出有银、锡、铜和铅的浸出液以及去金属的硅太阳电池组件，其中浸出液进入银、锡、铜和铅的提取工序中；再将该硅太阳电池组件清洗后放入浓度为48％，温度为75℃的氢氧化钠中将铝背电极去除，去除时间为8min；然后将去除铝背电极后的硅太阳电池组件用去离子水清洗后，放入浓度为85％的磷酸，以及重量百分比为5wt％的 NH4HF2的混合液(混合液的温度为180℃)中，将氮化硅去除；最后将去氮化硅的硅太阳电池组件用65℃的去离子水清洗后，放入浓度为15％的氢氧化钠中将pn结去除，得到纯净的硅片。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种硅太阳电池的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
A，机械移除需回收的硅太阳电池的铝框和接线盒，得到硅太阳电池组件；
B，将硅太阳电池组件进行高温热处理使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发；
C，EVA胶膜和有机背板挥发后，机械移除玻璃，得到去有机物及玻璃的硅太阳电池组件并将其浸泡在硝酸中，从而将去有机物及玻璃的硅太阳电池组件表面的银、锡、铜和铅浸出，得到浸出液和去金属的硅太阳电池组件，并清洗去金属的硅太阳电池组件；
D，去金属的硅太阳电池组件依次放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除硅太阳电池组件的铝背电极后清洗、放入含氟磷酸体系中去除硅太阳电池组件的氮化硅后清洗，以及放入氢氧化钾或氢氧化钠溶液中去除硅太阳电池组件的发射极后清洗，得到硅片。
2.如权利要求1所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤B包括：
将硅太阳电池组件放入氮气或氩气气氛中，以1-30℃/min的升温速率升至450-550℃，使硅太阳电池组件中的EVA胶膜以及有机背板挥发。
3.如权利要求1所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤C中硝酸的浓度为1-4mol/L。
4.如权利要求1所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤D中含氟磷酸体系的温度为150-250℃，含氟磷酸体系包括浓度为80％-95％的磷酸，以及重量百分比为0.01-10wt％的氟化物，其中，氟化物为HF、NH4F、NH4HF2中的至少一种。
5.如权利要求4所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤D中具体使用50-90℃的去离子水对去除氮化硅后的硅太阳电池组件清洗。
6.如权利要求1所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤D中去除硅太阳电池组件的铝背电极时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠的浓度为40％-50％，温度为70-90℃，去除时间为5-15min。
7.如权利要求1所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤D中去除硅太阳电池组件的发射极时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠的浓度为0.01％-20％。
8.如权利要求1所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括以下步骤：
E，通过向浸出液鼓入空气和添加硫酸的方式，得到锡酸沉淀、硫酸铅沉淀和第一滤液；
F，将锡酸沉淀用盐酸浸出后形成氯化锡溶液，通过电解氯化锡溶液得到金属锡；
G，向第一滤液中加入盐酸或NaCl，得到氯化银沉淀和第二滤液；
H，用氢氧化钠中和第二滤液，并通过电解方式提取金属铜；将氯化银沉淀清洗后提取金属银。
9.如权利要求8所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤E具体为：
向浸出液鼓入空气后过滤，得到锡酸沉淀和第三滤液，向第三滤液中加入硫酸后过滤，得到硫酸铅沉淀和所述第一滤液；
或者，
向浸出液中加入硫酸后过滤，得到硫酸铅沉淀和第四滤液，向第四滤液中鼓入空气，得到锡酸沉淀和所述第一滤液；
或者，
向浸出液同时鼓入空气和加入硫酸，过滤后获得锡酸沉淀、硫酸铅沉淀和所述第一滤液。
10.如权利要求8所述的硅太阳电池的回收方法，其特征在于，所述步骤H中通过氨浸提银、水合肼沉淀银的方式从氯化银中提银。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112349807A (zh) * | 2019-08-09 | 2021-02-09 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种提取电池片的方法 |
| CN112662884A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-16 | 中国科学院电工研究所 | 一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法 |
| CN114378099A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-22 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种基于微波热解的退役光伏组件高效热分层系统和方法 |
| CN114410320A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种退役光伏组件热解处理协同全组分回收方法及系统 |
| CN114522965A (zh) * | 2022-03-12 | 2022-05-24 | 湖北智烨新能科技有限公司 | 一种新能源材料绿色环保回收处理方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101665875A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-03-10 | 刘景洋 | 一种废电路板中锡铅回收方法 |
| CN103199148A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 深圳市格林美高新技术股份有限公司 | 从废旧薄膜太阳能电池中回收镓、铟、锗的方法 |
| CN104178629A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 汨罗市绿岩金属有限公司 | 从废弃电子线路板多金属粉末中回收有价金属的方法 |
| CN104630479A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种从电子废弃物中回收多种金属的方法 |
| CN105112674A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-02 | 中南大学 | 一种废弃电路板全湿法回收工艺 |
| CN105436191A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-30 | 常州天合光能有限公司 | 废旧太阳能电池片中高纯硅的回收方法 |
| CN106629738A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-05-10 | 东莞珂洛赫慕电子材料科技有限公司 | 一种从晶体硅太阳能板中提取银的方法 |
| WO2017100443A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Recovery of valuable or toxic metals from silicon solar cells |
-
2018
- 2018-02-09 CN CN201810135864.2A patent/CN108346715A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101665875A (zh) * | 2009-09-29 | 2010-03-10 | 刘景洋 | 一种废电路板中锡铅回收方法 |
| CN103199148A (zh) * | 2012-01-09 | 2013-07-10 | 深圳市格林美高新技术股份有限公司 | 从废旧薄膜太阳能电池中回收镓、铟、锗的方法 |
| CN104178629A (zh) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 汨罗市绿岩金属有限公司 | 从废弃电子线路板多金属粉末中回收有价金属的方法 |
| CN104630479A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种从电子废弃物中回收多种金属的方法 |
| CN105112674A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-02 | 中南大学 | 一种废弃电路板全湿法回收工艺 |
| WO2017100443A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Recovery of valuable or toxic metals from silicon solar cells |
| CN105436191A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-03-30 | 常州天合光能有限公司 | 废旧太阳能电池片中高纯硅的回收方法 |
| CN106629738A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-05-10 | 东莞珂洛赫慕电子材料科技有限公司 | 一种从晶体硅太阳能板中提取银的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DONGWAN SEO等: "Selective wet etching of Si3N4/SiO2 in phosphoric acid with the addition of fluoride and silicic compounds", 《MICROELECTRONIC ENGINEERING》 * |
| 张雷等: "废弃多晶硅太阳电池回收高纯硅片工艺研究", 《半导体材料》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112349807A (zh) * | 2019-08-09 | 2021-02-09 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | 一种提取电池片的方法 |
| CN112662884A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-16 | 中国科学院电工研究所 | 一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法 |
| CN114378099A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-22 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种基于微波热解的退役光伏组件高效热分层系统和方法 |
| CN114410320A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种退役光伏组件热解处理协同全组分回收方法及系统 |
| CN114410320B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-03-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种退役光伏组件热解处理协同全组分回收方法及系统 |
| CN114522965A (zh) * | 2022-03-12 | 2022-05-24 | 湖北智烨新能科技有限公司 | 一种新能源材料绿色环保回收处理方法 |
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