CN112662884B - 一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏组件回收技术领域，尤其涉及一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法。本发明提供了一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法，包括以下步骤：将晶硅异质结太阳电池在碱性溶液中进行浸泡，得到金属银栅；将所述金属银栅进行热处理，得到金属银。本发明得到的金属银纯度高，整个回收过程成本低，几乎不产生化学污染物，环境友好。

Description

一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法
技术领域
本发明涉及光伏组件回收技术领域，尤其涉及一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法。
背景技术
光伏安装市场的持续扩大使得即将退役的光伏组件数量不断增多。大量光伏组件退役带来必须要解决的环境压力，废弃光伏组件处理已成为全球关注的焦点。晶硅光伏组件占据世界光伏市场份额的90％以上，对这些光伏组件中的高价值材料进行回收与无害化处理，不但可以缓解生态环境压力，而且可以创造可观经济效益。
光伏技术的进步也带来光伏组件特别是太阳电池结构的不断革新。晶硅异质结太阳电池因其优异的光电转换效率在光伏市场中所占的份额越来越高。针对晶硅异质结太阳电池开发材料回收技术具有重要意义。
晶硅异质结太阳电池的基本结构是在晶体硅衬底表面上沉积硅薄膜材料层制备太阳电池的pn结和掺杂高低结，然后在硅薄膜材料层上沉积透明导电氧化物(TCO)薄膜，再在TCO上通过丝网印刷制作金属银栅。这种电池市场上通常简称为SHJ太阳电池、HIT太阳电池或者HJT太阳电池。
晶硅异质结太阳电池一般是在200℃左右的低温下制备而成的，这种低温工艺要求其金属银栅的制备采用特制的低温银浆。这类低温银浆主要由银颗粒、低温固化树脂、有机溶剂和少量添加剂构成。树脂在低温下固化，可流动的银浆转变为固态银栅并靠固化的树脂粘结在TCO上。为了改善导电性，在晶硅异质结太阳电池上，银的用量很高，在晶硅异质结太阳电池组件退役后，对其中的金属银进行回收可以产生巨大经济价值。目前，该项金属银回收技术在光伏领域仍属空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法。所述方法操作简单、成本低以及回收的金属银纯度高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法，包括以下步骤：
将晶硅异质结太阳电池在碱性溶液中进行浸泡，得到金属银栅；
将所述金属银栅进行热处理，得到金属银。
优选的，所述碱性溶液的pH值≥13。
优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
优选的，所述浸泡的温度为70～100℃，所述浸泡的时间≤1h。
优选的，所述热处理在含氧气氛下进行。
优选的，所述热处理的温度为500～600℃，时间为1～2h。
优选的，，所述浸泡完成后，还包括对得到的金属银栅依次进行清洗和干燥。
优选的，所述清洗为水洗。
优选的，所述干燥为自然晾干或烘干。
优选的，所述热处理完成后还包括冷却；
所述冷却为自然冷却。
本发明提供了一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法，包括以下步骤：将晶硅异质结太阳电池在碱性溶液中进行浸泡，得到金属银栅；将所述金属银栅进行热处理，得到金属银。本发明通过在碱液中进行浸泡能够使金属银栅从电池表面上脱落，通过进行热处理可以去除金属银栅中的有机物，得到纯度高的金属银。整个回收过程成本低，几乎不产生化学污染物，环境友好。
具体实施方式
本发明提供了一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法，包括以下步骤：
将晶硅异质结太阳电池在碱性溶液中进行浸泡，得到金属银栅；
将所述金属银栅进行热处理，得到金属银。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将晶硅异质结太阳电池在碱性溶液中进行浸泡，得到金属银栅。在本发明中，所述晶硅异质结太阳电池优选为废弃晶硅异质结太阳电池。在本发明中，所述碱性溶液的pH值优选≥13。在本发明中，所述碱性溶液优选为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液；本发明对所述氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液的浓度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的浓度保证所述氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液的pH值在≥13的范围内即可。在本发明中，所述碱性溶液可以弱化晶硅异质结太阳电池中固化树脂在电池表面的黏附力，有利于金属银栅的分离。
在本发明中，所述浸泡的温度优选为70～100℃，更优选为80～90℃；所述浸泡的时间优选为≤1h，更优选为0.3～0.8h。在本发明中，控制所述浸泡的温度在上述范围内可以有效降低金属银栅在电池表面的粘附力，从而也有利于降低碱性溶液的浓度，使工艺更加环保安全；同时可以缩短浸泡时间，时间的缩短有利于降低回收成本。
所述浸泡完成后，本发明对得到的金属银栅依次进行清洗和干燥，所述清洗优选采用水洗；本发明对所述水洗的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水洗过程进行即可。在本发明中，所述干燥优选为自然晾干或烘干；本发明对所述烘干没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述清洗和干燥可以去除金属银栅表面存在的微量碱性溶液残余，避免金属银栅在后续热处理过程中往金属银中引入碱金属，使回收金属银的纯度进一步提高。
得到金属银栅后，本发明将所述金属银栅进行热处理，得到金属银。在本发明中，所述热处理优选在含氧气氛中进行；含氧气氛可以避免有机物热解时碳化在银中引入碳杂质，含氧气氛中的氧气含量只要保证银不会发生明显氧化即可。在本发明的实施例中，所述含氧气氛具体为空气气氛。在本发明中，当所述热处理在空气气氛中进行时，所述热处理的成本低，空气中氧气的存在使有机树脂等可以发生氧化热解，从而更容易彻底去除，虽然银在空气中进行热处理时会发生微量的表面氧化，但基本不影响回收纯度。
在本发明中，所述热处理的温度优选为500～600℃，更优选为520～580℃，最优选为530～560℃；所述热处理的时间优选为1～2h，更优选为1.4～1.7h。
在本发明中，所述热处理可以使金属银栅中的固化树脂等有机物热解成气态小分子或被氧化变为水和二氧化碳，从而去除金属银栅中的有机物。
所述热处理完成后，本发明还优选包括冷却，所述冷却优选为自然冷却过程。
下面结合实施例对本发明提供的回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将晶硅异质结太阳电池在100℃的pH为13的氢氧化钠水溶液中浸泡1h，水洗和自然晾干，得到金属银栅；
将所述金属银栅在空气气氛中，在500℃下保温2h，自然冷却，得到金属银；
将所述金属银进行电感耦合等离子光谱(ICP)检测，测试结果为：碳含量为0.035％，氧含量为0.24％，银含量为99.03％，说明所述银栅中有机物的去除效果优异，银的表面氧化轻微，回收的金属银纯度高。
实施例2
将晶硅异质结太阳电池在85℃的pH为13.8的氢氧化钾水溶液中浸泡0.5h，水洗和自然晾干，得到金属银栅；
将所述金属银栅在空气气氛中，在600℃下保温1h，自然冷却，得到金属银；
将所述金属银进行电感耦合等离子光谱(ICP)检测，测试结果与实施例1的测试结果类似，表明所述银栅中有机物的去除效果优异，银的表面氧化轻微，回收的金属银纯度高。
实施例3
将晶硅异质结太阳电池在70℃的pH为14的氢氧化钾水溶液中浸泡0.5h，水洗和自然晾干，得到金属银栅；
将所述金属银栅在空气气氛中，在550℃下保温2h，自然冷却，得到金属银；
将所述金属银进行电感耦合等离子光谱(ICP)检测，测试结果与实施例1的测试结果类似，表明金属银栅中有机物的去除效果优异，银的表面氧化轻微，回收的金属银纯度高。
综上可知，通过本发明所述的回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法，利用碱性溶液对有机树脂粘附力的弱化作用，能够实现金属银栅从晶硅异质结太阳电池表面上的完全脱离，进一步通过热处理，可以有效去除金属银栅中的有机物，从而获得纯度高的金属银。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (5)

1.一种回收晶硅异质结太阳电池中金属银的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将晶硅异质结太阳电池在碱性溶液中进行浸泡，得到金属银栅；
将所述金属银栅进行热处理，得到金属银；
所述晶硅异质结太阳电池的结构是在晶体硅衬底表面上沉积硅薄膜材料层制备太阳电池的pn结和掺杂高低结，然后在硅薄膜材料层上沉积透明导电氧化物薄膜，再在透明导电氧化物薄膜上通过丝网印刷制作金属银栅；
所述金属银栅的制备采用低温银浆；所述低温银浆由银颗粒、低温固化树脂、有机溶剂和少量添加剂构成；所述低温固化树脂在低温下固化，可流动的所述低温银浆转变为固态银栅并靠固化的树脂粘结在透明导电氧化物薄膜上；
所述碱性溶液的pH值≥13；所述浸泡的温度为70~100℃，所述浸泡的时间≤1h；
所述热处理在含氧气氛下进行；
所述热处理的温度为500~600℃，时间为1~2h；
所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浸泡完成后，还包括对得到的金属银栅依次进行清洗和干燥。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述清洗为水洗。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述干燥为自然晾干或烘干。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理完成后还包括冷却；
所述冷却为自然冷却。
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