CN108866340A - 一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，该方法包括剥离光伏膜层和溶解回收有价金属两大步骤，其中剥离光伏膜层是将报废的碲化镉薄膜太阳能电池组件的背板玻璃及导电极撤出后得到带光伏膜层的玻璃基板，用微波照射带光伏膜层的玻璃基板30～300s使光伏膜层变形，再用高压水流喷射冲洗变形光伏膜层，变形光伏膜层随水流逐渐脱离玻璃基板，将冲洗变形膜层的水汇集在一起，经过滤得到光伏膜层滤饼，再从滤饼中回收有价金属。本发明方法有价金属回收率高，工作环境好，背板及基板玻璃均可回收利用，综合利用率高，提高了碲化镉薄膜太阳能电池的物料回收率和回收效果，提高了资源利用率，确保了产品链全程环境友好。

Description

一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法
技术领域
本发明涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，属于薄膜光伏组件回收技术领域。
背景技术
在传统能源逐渐枯竭，环境问题逐年加剧之际，新能源已逐渐成为各国能源战略的主流，其中，薄膜光伏产业在新能源中占据着重要地位。薄膜太阳能电池以半导体材料为媒介实现光和电的直接转换，当阳光照射到太阳能电池板时，在没有机械传动和污染性副产物的情况下，可将太阳光能直接转换成电能。
目前光伏市场上，碲化镉薄膜太阳能电池已广泛投入于光伏发电。然而，碲化镉太阳能电池因含有稀散金属碲和镉，因此，对碲化镉薄膜太阳能电池组件进行无害化综合回收处理很有必要。该类太阳能电池组件回收处理后的副产品包括玻璃板、电线、有价稀散金属碲、镉、钼等，均可实现循环再利用。通过回收工艺提高资源的重复利用率。
目前，碲化镉薄膜电池组件的回收较常采用的方法是模组直接机械破碎后湿法浸出，固液分离，从溶液中回收有价金属碲、镉、钼等。该工艺前期设备投资较少，工艺也较简单，但工作环境相对较差。产生的碎玻璃渣利用价值小，弃置堆放及环保压力较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种碲化镉薄膜太阳能电池组件的回收处理方法，其有价金属回收率高，工作环境好，背板及基板玻璃可重复利用，综合利用率高，提高了碲化镉薄膜太阳能电池组件的物料回收率和回收效果。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案提供了一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，它包括以下步骤：
(1)剥离光伏膜层：将报废的碲化镉薄膜太阳能电池组件的背板玻璃及导电极撤出后得到带光伏膜层的玻璃基板，用微波照射带光伏膜层的玻璃基板30～300s使光伏膜层变形，再用高压水流喷射冲洗变形光伏膜层，变形光伏膜层随水流逐渐脱离玻璃基板，将冲洗变形膜层的水汇集在一起，经过滤得到光伏膜层滤饼，而滤水可长期反复使用，由于滤水中含有少量的镉离子，因此不可随意排放，要固定存放用于剥离光伏膜层的冲洗；
(2)溶解回收有价稀散金属：将步骤(1)得到的光伏膜层滤饼放入强氧化酸性溶液中氧化浸出形成浸出液，浸出液经N235萃取剂萃取得到萃余液和有机相，有机相经氨水反萃后得到反萃液和反萃有机相，反萃液浓缩蒸发得到仲钼酸铵；萃余液中加入硫化钠和氢氧化钠溶液，沉降过滤得到含镉、铜、锡的沉淀物和碱性溶液，碱性溶液中加酸调节pH值沉淀出二氧化碲。
上述N235萃取剂为三辛癸烷基叔胺，N235为中科院化合冶金所研制产品代号，常温下为浅黄色透明液体。
进一步的，上述强氧化酸性溶液为双氧水和硫酸的混合溶液，其中双氧水和硫酸的体积比为(1～3)︰10。
进一步的，所述强氧化酸性溶液与光伏膜层的质量比(1～2)︰1。
优选的是，所述浸出液萃取采用四级逆流萃取，有机相反萃采用三级反萃，钼的萃取率可达到99％。
进一步的，所述反萃有机相返回浸出液中进行萃取。
进一步的，所述萃余液、硫化钠和氢氧化钠溶液的质量比为3︰1︰0.5。
进一步的，所述碱性溶液加酸调节的pH值为5～6。
进一步的，所述碱性溶液沉淀出的二氧化碲经净化处理后配制成碲碱性电解液，经碲碱性电解可回收得到金属碲(4N)，金属碲(4N)再经真空蒸馏就可获得光伏级5N高纯碲。
进一步的，所述高压水流的出水压力为30～500bar，以保证该水流的冲洗强度能够将光伏膜层从玻璃基板上剥离下来而又不至于强度过大使玻璃基板破碎。
碲化镉薄膜太阳能电池组件的基本结构为：基板玻璃+透明导电层+CdS层+CdTe层+背电极层+导电胶条+密封胶条+盖板玻璃。其中，光伏膜层包括透明导电层、CdS层、CdTe层和背电极层，FTO透明导电层是由掺氟氧化锡膜组成，背电极层是由钼靶经磁控溅射镀膜而成，因此光伏膜层的有价金属包含锡、镉、碲、铜、钼等。
要回收光伏膜层中的有价金属，需要将光伏膜层与基板玻璃和盖板玻璃进行分离，但由于密封胶的作用，玻璃板很难完整分离，目前都是机械破碎后湿法浸出，但该工艺将产生大量的难以处置的碎玻璃渣。
本发明采用微波照射后，使光伏膜层产生适当的形变，易于高压喷水将其从玻璃基板上剥离下来，不仅可以回收干净完整的玻璃板，水中的有价金属膜层也很容易收集、分离后转入湿法冶金回收处理。在密封性较好的反应釜中溶解光伏膜层，回收其中有价金属。溶解过程产生的少量气体可以集中回收处理，其工作环境好，流程产生的废液量也较少。
综上，本发明方法有价金属回收率高，工作环境好，背板及基板玻璃均可重复利用，综合利用率高，提高了碲化镉薄膜太阳能电池的物料回收率和回收效果，提高了资源利用率，确保产品链全程环境友好。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，包括以下步骤：
(1)剥离光伏膜层：将报废的碲化镉薄膜太阳能电池组件的背板玻璃及导电极撤出后得到带光伏膜层的玻璃基板，用微波照射带光伏膜层的玻璃基板30～300s使光伏膜层变形，再用高压水流喷射冲洗变形光伏膜层，变形光伏膜层随水流逐渐脱离玻璃基板，将冲洗变形膜层的水汇集在一起，经过滤得到光伏膜层滤饼，滤水固定存放用于下次冲洗变形膜层；
(2)溶解回收有价稀散金属：将步骤(1)得到的光伏膜层滤饼放入强氧化酸性溶液中氧化浸出形成浸出液，浸出液经N235萃取剂萃取得到萃余液和有机相，有机相经氨水反萃后得到反萃液和反萃有机相，反萃液浓缩蒸发得到仲钼酸铵；萃余液中加入硫化钠和氢氧化钠溶液，沉降过滤得到含镉、铜、锡的沉淀物和碱性溶液，碱性溶液中加酸调节pH值沉淀出二氧化碲。
上述N235萃取剂为三辛癸烷基叔胺，N235为中科院化合冶金所研制产品代号，常温下为浅黄色透明液体。
上述强氧化酸性溶液为双氧水和硫酸的混合溶液，其中双氧水和硫酸的体积比为(1～3)︰10。
上述强氧化酸性溶液与光伏膜层的质量比(1～2)︰1。
上述萃余液、硫化钠和氢氧化钠溶液的质量比为3︰1︰0.5。
上述碱性溶液加酸调节的pH值为5～6。
优选的是，所述浸出液萃取采用四级逆流萃取，有机相反萃采用三级反萃，钼的萃取率可达到99％。
进一步的，所述反萃有机相返回浸出液中进行萃取。
进一步的，所述碱性溶液沉淀出的二氧化碲经净化处理后配制成碲碱性电解液，经碲碱性电解可回收得到金属碲(4N)，金属碲(4N)再经真空蒸馏就可获得光伏级5N高纯碲。
本发明方法有价金属回收率高，工作环境好，背板玻璃可重复利用，综合利用率高，提高了碲化镉薄膜太阳能电池的物料回收率和回收效果，提高了资源利用率，确保产品链全程环境友好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)剥离光伏膜层：将报废的碲化镉薄膜太阳能电池组件的背板玻璃及导电极撤出后得到带光伏膜层的玻璃基板，用微波照射带光伏膜层的玻璃基板30～300s使光伏膜层变形，再用高压水流喷射冲洗变形光伏膜层，变形光伏膜层随水流逐渐脱离玻璃基板，将冲洗变形膜层的水汇集在一起，经过滤得到光伏膜层滤饼，滤水固定存放用于下次冲洗变形膜层；
(2)溶解回收有价稀散金属：将步骤(1)得到的光伏膜层滤饼放入强氧化酸性溶液中氧化浸出形成浸出液，浸出液经N235萃取剂萃取得到萃余液和有机相，有机相经氨水反萃后得到反萃液和反萃有机相，反萃液浓缩蒸发得到仲钼酸铵；萃余液中加入硫化钠和氢氧化钠溶液，沉降过滤得到含镉、铜、锡的沉淀物和碱性溶液，碱性溶液中加酸调节pH值沉淀出二氧化碲。
2.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述强氧化酸性溶液为双氧水和硫酸的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述双氧水和硫酸的体积比为为(1～3)︰10。
4.根据权利要求1或2所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述强氧化酸性溶液与光伏膜层的质量比为(1～2)︰1。
5.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述浸出液萃取采用四级逆流萃取，有机相反萃采用三级反萃。
6.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述反萃有机相返回浸出液中进行萃取。
7.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述萃余液、硫化钠和氢氧化钠溶液的质量比为3︰1︰0.5。
8.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述碱性溶液加酸调节的pH值为5～6。
9.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的微波照射回收处理方法，其特征在于：所述碱性溶液沉淀出的二氧化碲经净化处理后配制成碲碱性电解液，经碲碱性电解得到金属碲。
10.根据权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的低温冷冻回收处理方法，其特征在于：所述高压水流的出水压力为30～500bar。
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