FR3140289A1 - METHOD FOR MECHANICAL SEPARATION OF DIFFERENT SEMICONDUCTOR, INSULATING OR METAL MATERIALS FROM A COMPONENT OR MODULE, FOR EXAMPLE PHOTOVOLTAIC, FOR THE RECYCLING OF THE LATTER - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de séparation mécanique de différents matériaux d’un module électronique en fin de vie, comprenant : a) la fourniture d’un mélange de premiers (101) et de deuxièmes (103) éléments, sous forme de morceaux, chaque morceau présentant trois dimensions dans un référentiel orthonormé, les premiers éléments (101) présentant au moins une dimension d’ordre millimétrique et les deuxièmes éléments (103) présentant des dimensions inférieures à 500μm et au moins une dimension inférieure à 50μm, b) la disposition des premiers et des deuxièmes éléments dans une auge (1) ; c) la séparation spatiale des premiers (101) et des deuxièmes (102) éléments, respectivement vers une extrémité aval (14a) et une extrémité amont (13a), par application d’une vibration mécanique à l’auge (1), inclinée d’un angle (α) compris entre 10° et 30°. Figure 3The invention relates to a method for mechanically separating different materials from an electronic module at the end of its life, comprising: a) providing a mixture of first (101) and second (103) elements, in the form of pieces, each piece having three dimensions in an orthonormal frame of reference, the first elements (101) having at least one dimension of millimetric order and the second elements (103) having dimensions less than 500 μm and at least one dimension less than 50 μm, b) the arrangement of the first and second elements in a trough (1); c) the spatial separation of the first (101) and second (102) elements, respectively towards a downstream end (14a) and an upstream end (13a), by applying a mechanical vibration to the inclined trough (1). of an angle (α) between 10° and 30°. Figure 3
Description
La présente invention concerne le domaine du recyclage de composants ou modules formés de différents matériaux notamment semi-conducteurs, isolants et/ou métalliques, matériaux qu’il est requis de séparer pour les valoriser efficacement en tout ou partie ; c’est notamment le cas des modules et des cellules photovoltaïques. En particulier, l’invention concerne donc un procédé de séparation mécanique de différents éléments inclus dans un module photovoltaïque en fin de vie, un objectif étant de récupérer le silicium des cellules photovoltaïques, séparé des autres éléments tels que le verre, les métaux (par exemple, cuivre, argent...), etc.The present invention relates to the field of recycling of components or modules formed from different materials, in particular semiconductors, insulators and/or metals, materials which must be separated to effectively recover them in whole or in part; this is particularly the case for photovoltaic modules and cells. In particular, the invention therefore relates to a process for the mechanical separation of different elements included in a photovoltaic module at the end of its life, an objective being to recover the silicon from the photovoltaic cells, separated from other elements such as glass, metals (for example example, copper, silver...), etc.
Le déploiement de modules photovoltaïques est en forte croissance depuis quelques dizaines d’années et plus récemment en hausse exponentielle. Il s’avère donc capital de développer des procédés de recyclage pour les modules en fin de vie ou défectueux, car ils sont constitués de matériaux précieux et valorisables, parmi lesquels le silicium, l’argent, etc.The deployment of photovoltaic modules has been growing strongly for several decades and more recently has been increasing exponentially. It is therefore essential to develop recycling processes for end-of-life or defective modules, because they are made of precious and recoverable materials, including silicon, silver, etc.
Comme cela est illustré sur la
Le silicium de qualité photovoltaïque possède une pureté très élevée allant de 6N (soit 99,99999%) jusqu’à 11N en poids. Il est important, dans le cadre du recyclage et de la revalorisation de cellules de silicium issues d’un module photovoltaïque, de conserver au maximum cette pureté. Cette haute préconisation de pureté impose ainsi d’avoir une efficacité de tri particulièrement élevée.Photovoltaic grade silicon has a very high purity ranging from 6N (or 99.99999%) up to 11N by weight. It is important, in the context of recycling and revaluation of silicon cells from a photovoltaic module, to maintain this purity as much as possible. This high purity recommendation therefore requires particularly high sorting efficiency.
Lorsqu’un module photovoltaïque doit être recyclé, il est habituellement disloqué en morceaux, par exemple en mettant en œuvre des traitements thermiques (pyrolyse) ou des traitements mécaniques (jet d’eau notamment).When a photovoltaic module must be recycled, it is usually broken into pieces, for example by implementing thermal treatments (pyrolysis) or mechanical treatments (notably water jet).
Des procédés existent pour séparer ces morceaux selon la nature de leur matériau ; ils sont basés sur une séparation optique, une séparation électrostatique, une séparation par courants de Foucault ou encore une séparation mécanique.Processes exist to separate these pieces according to the nature of their material; they are based on optical separation, electrostatic separation, separation by eddy currents or even mechanical separation.
A l’échelle de la cellule photovoltaïque, il est notamment requis de séparer le silicium et les lignes d’argent qui forment les contacts électriques. Il existe des traitements chimiques et/ou mécaniques permettant de détacher ces lignes d’argent des morceaux de silicium. On pourra notamment faire référence au document FR3096833 qui propose un procédé de recyclage autorisant la division physique entre le silicium et les lignes d’argent d’une cellule photovoltaïque.At the scale of the photovoltaic cell, it is particularly necessary to separate the silicon and the silver lines which form the electrical contacts. There are chemical and/or mechanical treatments to detach these silver lines from the pieces of silicon. We can in particular refer to document FR3096833 which proposes a recycling process authorizing the physical division between the silicon and the silver lines of a photovoltaic cell.
Obtenant un mélange de morceaux de silicium et de morceaux d’’argent, il n’est pas toujours aisé de trier et ségréger efficacement les morceaux de matériaux de différentes natures.Obtaining a mixture of pieces of silicon and pieces of silver, it is not always easy to sort and effectively segregate pieces of materials of different natures.
Dans le domaine du recyclage, notamment des cellules photovoltaïques, il y a donc un fort avantage à simplifier et fiabiliser les procédés de séparation pour recycler la plus grande partie possible des matériaux formant les cellules, ces matériaux pouvant être polluants les uns pour les autres s’ils sont réinjectés mélangés dans une chaine de valorisation.In the field of recycling, particularly photovoltaic cells, there is therefore a strong advantage in simplifying and making separation processes more reliable in order to recycle as large a part as possible of the materials forming the cells, these materials being able to pollute each other. They are reinjected mixed into a recovery chain.
La présente invention concerne un procédé de séparation de différents matériaux (notamment semi-conducteurs, isolants et/ou métalliques) formant des composants ou modules, de manière à recycler et valoriser efficacement tout ou partie desdits matériaux. Le procédé met en œuvre une auge présentant une inclinaison entre 10° et 30° par rapport à l’horizontale : des éléments composés des différents matériaux sont disposés dans l’auge et, soumis à une vibration mécanique, subissent une séparation spatiale dans une zone amont (du côté haut) ou aval (du côté bas) de l’auge, selon les caractéristiques physiques desdits éléments.The present invention relates to a process for separating different materials (in particular semiconductors, insulators and/or metals) forming components or modules, so as to effectively recycle and recover all or part of said materials. The method uses a trough having an inclination between 10° and 30° relative to the horizontal: elements composed of different materials are arranged in the trough and, subjected to mechanical vibration, undergo spatial separation in a zone upstream (on the high side) or downstream (on the low side) of the trough, depending on the physical characteristics of said elements.
L’invention concerne en particulier le recyclage de cellules photovoltaïques et s’applique avec une excellente efficacité à la séparation de l’argent et du silicium.The invention relates in particular to the recycling of photovoltaic cells and is applicable with excellent efficiency to the separation of silver and silicon.
La présente invention concerne un procédé de séparation mécanique de différents matériaux semi-conducteurs, isolants ou métalliques d’un composant ou module électronique en fin de vie, comprenant les étapes suivantes :The present invention relates to a method for mechanical separation of different semiconductor, insulating or metallic materials from an electronic component or module at the end of its life, comprising the following steps:
a) la fourniture d’un mélange de premiers éléments et de deuxièmes éléments, sous forme de morceaux, chaque morceau présentant trois dimensions dans un référentiel orthonormé, les premiers éléments présentant au moins une dimension d’ordre millimétrique et les deuxièmes éléments présentant des dimensions inférieures à 500μm et au moins une dimension inférieure à 50μm,
b) la disposition des premiers éléments et des deuxièmes éléments dans une zone centrale d’une auge, ladite auge présentant une forme de plateau, plein dans la zone centrale, s’étendant dans un plan principal, et comportant des rebords latéraux ;
c) la séparation spatiale des premiers éléments et des deuxièmes éléments, par application d’une vibration mécanique à l’auge, ladite auge étant inclinée de sorte que le plan principal forme un angle d’inclinaison compris entre 10° et 30° avec un plan sensiblement horizontal et de manière à définir une zone amont et une zone aval par rapport à la zone centrale de l’auge, les deuxièmes éléments et les premiers éléments, soumis à la vibration mécanique, étant acheminés respectivement vers la zone amont et vers la zone aval de l’auge.a) the supply of a mixture of first elements and second elements, in the form of pieces, each piece having three dimensions in an orthonormal frame of reference, the first elements having at least one dimension of millimetric order and the second elements having dimensions less than 500μm and at least one dimension less than 50μm,
b) the arrangement of the first elements and the second elements in a central zone of a trough, said trough having the shape of a tray, solid in the central zone, extending in a main plane, and having lateral edges;
c) the spatial separation of the first elements and the second elements, by applying a mechanical vibration to the trough, said trough being inclined so that the main plane forms an angle of inclination of between 10° and 30° with a substantially horizontal plane and so as to define an upstream zone and a downstream zone with respect to the central zone of the trough, the second elements and the first elements, subjected to mechanical vibration, being routed respectively towards the upstream zone and towards the downstream area of the trough.
Selon des caractéristiques avantageuses de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison réalisable :
- l’angle d’inclinaison est compris entre 10° et 25° ;
- le composant ou module électronique est une cellule photovoltaïque, à savoir un empilement comprenant une couche de silicium, des couches et des lignes métalliques ;
- l’étape a) comprend la division de la cellule photovoltaïque par traitement mécanique ou chimique, de manière à détacher les lignes métalliques, le premier matériau composant les premiers éléments étant le silicium, le deuxième matériau composant les deuxièmes éléments étant l’argent des lignes métalliques ;
- les premiers éléments présentent une longueur et une largeur comprises entre 1mm et 20mm et une épaisseur de l’ordre de 150μm ;
- les deuxièmes éléments présentent une longueur inférieure à 500μm, et une largeur et une épaisseur inférieures à 50μm ;
- le procédé de séparation mécanique comprend une étape d) de récupération des éléments, lorsqu’ils passent au-delà d’une extrémité amont ou d’une extrémité aval de l’auge ;
- le procédé de séparation mécanique comprend une étape d) de récupération des éléments dans la zone amont ou dans la zone aval de l’auge, un ou plusieurs orifices étant aménagé(s) dans le plateau de l’auge dans ladite zone amont et/ou ladite zone aval ;
- la vibration mécanique à l’étape c) est appliquée à l’auge par l’intermédiaire d’un système vibrant, solidaire de l’auge, la vibration mécanique présentant une fréquence comprise entre 40 et 60 Hz ;
- la vibration mécanique appliquée à l’auge est associée à un mouvement rectiligne d’amplitude comprise entre 1mm et 20mm ;
- le mouvement rectiligne s’opère selon un axe incliné de 10° à 30° par rapport au plan principal, ledit axe et l’axe longitudinal de l’auge étant inclus dans un plan normal au plan principal ;
- l’auge est formée en un matériau choisi parmi l’acier, la céramique, le quartz ou le silicium.
- the tilt angle is between 10° and 25°;
- the electronic component or module is a photovoltaic cell, namely a stack comprising a silicon layer, layers and metal lines;
- step a) comprises the division of the photovoltaic cell by mechanical or chemical treatment, so as to detach the metal lines, the first material composing the first elements being silicon, the second material composing the second elements being silver from the lines metallic;
- the first elements have a length and width of between 1mm and 20mm and a thickness of around 150μm;
- the second elements have a length of less than 500 μm, and a width and a thickness of less than 50 μm;
- the mechanical separation process comprises a step d) of recovering the elements, when they pass beyond an upstream end or a downstream end of the trough;
- the mechanical separation process comprises a step d) of recovering the elements in the upstream zone or in the downstream zone of the trough, one or more orifices being provided in the tray of the trough in said upstream zone and/ or said downstream zone;
- the mechanical vibration in step c) is applied to the trough via a vibrating system, integral with the trough, the mechanical vibration having a frequency of between 40 and 60 Hz;
- the mechanical vibration applied to the trough is associated with a rectilinear movement of amplitude between 1mm and 20mm;
- the rectilinear movement takes place along an axis inclined by 10° to 30° relative to the main plane, said axis and the longitudinal axis of the trough being included in a plane normal to the main plane;
- the trough is formed from a material chosen from steel, ceramic, quartz or silicon.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en référence aux figures annexées :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows with reference to the appended figures:
Les figures sont des représentations schématiques sur lesquelles les dimensions relatives entre les différents éléments/composants ne sont pas nécessairement respectées.The figures are schematic representations in which the relative dimensions between the different elements/components are not necessarily respected.
L’invention concerne un procédé de séparation mécanique de différents matériaux semi-conducteurs, isolants ou métalliques d’un composant ou module électronique en fin de vie.The invention relates to a method for mechanical separation of different semiconductor, insulating or metallic materials from an electronic component or module at the end of its life.
Comme cela sera précisé par la suite, le composant ou module électronique peut par exemple être une (ou plusieurs) cellule(s) photovoltaïque(s) 110, par exemple issues d’un module photovoltaïque 100. Les matériaux considérés sont donc notamment le silicium et l’argent ; ils composent différents éléments 101,103, sous forme de morceaux, qui constituent des objets à séparer et à trier.As will be specified later, the electronic component or module can for example be one (or more) photovoltaic cell(s) 110, for example from a photovoltaic module 100. The materials considered are therefore in particular silicon and money; they compose different elements 101,103, in the form of pieces, which constitute objects to be separated and sorted.
De manière générale, le procédé selon l’invention est basé sur la séparation spatiale desdits éléments 101,103, dans une auge 1 inclinée de manière adéquate et soumise à une vibration mécanique particulière. Il comprend typiquement :
- Une étape a) de fourniture de deux types d’éléments 101,103 différents à trier,
- Une étape b) de disposition desdits éléments 101,103 dans l’auge 1,
- Une étape c) de séparation spatiale des deux types d’éléments 101,103.
- A step a) of supplying two different types of elements 101,103 to sort,
- A step b) of arranging said elements 101,103 in the trough 1,
- A step c) of spatial separation of the two types of elements 101,103.
L’auge 1 présente une forme de plateau plein, au moins dans une zone centrale 12, s’étendant selon un axe longitudinal A, et comportant des rebords latéraux 11 (
Les dimensions latérales du plateau peuvent varier de quelques centimètres à plusieurs mètres, selon la quantité de matière que l’on souhaite traiter. Par exemple, l’auge 1 peut présenter une longueur, selon l’axe longitudinal A, d’environ 1m et une largeur de l’ordre de 50cm. La hauteur des rebords latéraux 11 est typiquement choisie de l’ordre de 1cm à quelques cm.The lateral dimensions of the plate can vary from a few centimeters to several meters, depending on the quantity of material that we wish to process. For example, trough 1 can have a length, along the longitudinal axis A, of approximately 1m and a width of around 50cm. The height of the side edges 11 is typically chosen from around 1cm to a few cm.
Un dispositif de distribution 5 peut être aménagé au-dessus de la zone centrale 12 de l’auge 1, de manière à introduire progressivement les éléments 101,103 sur le plateau de l’auge 1.A distribution device 5 can be arranged above the central zone 12 of the trough 1, so as to gradually introduce the elements 101,103 onto the plate of the trough 1.
La séparation spatiale s’opère du fait du déplacement de certains éléments 103 vers la partie plus élevée (dite zone amont 13) de l’auge 1 alors que d’autres éléments 101 se déplacent vers la partie plus basse (dite zone aval 14). Une telle séparation est rendue possible du fait de la géométrie différente (forme plane, forme pulvérulente, etc...) des éléments 101,103 en présence sur l’auge 1, en combinaison avec l’inclinaison et le mouvement vibratoire de l’auge 1.The spatial separation takes place due to the movement of certain elements 103 towards the higher part (called the upstream zone 13) of the trough 1 while other elements 101 move towards the lower part (called the downstream zone 14) . Such separation is made possible due to the different geometry (plane shape, powder form, etc.) of the elements 101,103 present on the trough 1, in combination with the inclination and the vibratory movement of the trough 1 .
Dans le cadre de la présente invention, l’angle d’inclinaison α de l’auge 1 est compris entre 10° et 30° (+/-0,5°). Notons que l’angle d’inclinaison α correspond à l’angle formé entre un plan horizontal et un plan principal défini par le plateau de l’auge 1. Un mode de réalisation particulier sera ensuite détaillé, dans lequel des plages d’angles d’inclinaison α plus précises sont proposées.In the context of the present invention, the angle of inclination α of the trough 1 is between 10° and 30° (+/-0.5°). Note that the angle of inclination α corresponds to the angle formed between a horizontal plane and a main plane defined by the plate of trough 1. A particular embodiment will then be detailed, in which ranges of angles d More precise inclination α are proposed.
La vibration mécanique est avantageusement appliquée à l’auge 1 par l’intermédiaire d’un système vibrant 2, solidaire de l’auge 1. La vibration mécanique présente typiquement une fréquence comprise entre 40 et 60 Hz, par exemple 50 Hz. Elle peut être associée à un mouvement rectiligne selon un axe parallèle ou normal au plan principal, ou formant un angle quelconque avec ledit plan principal. La vibration mécanique peut également être associée à un mouvement elliptique, qui peut s’opérer dans le plan principal, dans le plan horizontal ou dans tout autre plan. L’amplitude de ces différents mouvements possibles est préférentiellement comprise entre 1mm et 20mm.The mechanical vibration is advantageously applied to the trough 1 via a vibrating system 2, integral with the trough 1. The mechanical vibration typically has a frequency between 40 and 60 Hz, for example 50 Hz. It can be associated with a rectilinear movement along an axis parallel or normal to the main plane, or forming any angle with said main plane. Mechanical vibration can also be associated with an elliptical movement, which can take place in the main plane, in the horizontal plane or in any other plane. The amplitude of these different possible movements is preferably between 1mm and 20mm.
Selon une variante préférée, le mouvement vibratoire est rectiligne, selon un axe formant un angle compris entre 10° et 30° avec le plan principal (plan du plateau de l’auge 1), étant entendu que le plan principal forme un angle d’inclinaison α compris entre 10° et 30° avec le plan horizontal et que l’axe du mouvement vibratoire et l’axe longitudinal A appartiennent à un même plan normal au plan principal.According to a preferred variant, the vibratory movement is rectilinear, along an axis forming an angle of between 10° and 30° with the main plane (plane of the tray of trough 1), it being understood that the main plane forms an angle of inclination α between 10° and 30° with the horizontal plane and that the axis of the vibratory movement and the longitudinal axis A belong to the same plane normal to the main plane.
Le procédé comprend une étape d) de récupération des deux types d’éléments 101,103, lorsqu’ils passent respectivement au-delà d’une extrémité amont 13a ou d’une extrémité aval 14a de l’auge 1. Pour cela, des récipients 3,4 peuvent être agencés en-dessous de chacune des extrémités 13a,14a.The method comprises a step d) of recovering the two types of elements 101,103, when they pass respectively beyond an upstream end 13a or a downstream end 14a of the trough 1. For this, containers 3 , 4 can be arranged below each of the ends 13a, 14a.
Selon une variante possible, un ou plusieurs orifices (non représentés) sont aménagé(s) dans le plateau de l’auge 1 dans la zone amont 13 et/ou dans la zone aval 14, pour laisser passer respectivement l’un et l’autre des deux types d’éléments 101,103 séparés ; chaque type d’éléments 101,103 peut alors tomber dans un récipient 3,4 dédié, agencé sous le ou les orifice(s).According to a possible variant, one or more orifices (not shown) are arranged in the plate of the trough 1 in the upstream zone 13 and/or in the downstream zone 14, to allow one and the other to pass respectively. other of the two types of elements 101,103 separated; each type of element 101,103 can then fall into a dedicated container 3,4, arranged under the orifice(s).
Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, le procédé de séparation mécanique de différents matériaux semi-conducteurs, isolants ou métalliques d’un composant ou module électronique en fin de vie, comprend une étape a) de fourniture d’un mélange de premiers éléments 101 et de deuxièmes éléments 103, sous forme de morceaux, chaque morceau présentant trois dimensions (longueur L, largeur l, épaisseur e) dans un référentiel orthonormé (
Chaque premier élément 101 présente au moins une dimension millimétrique, typiquement supérieure ou égale à 1mm, voire 2mm. Selon une variante avantageuse, chaque premier élément 101 présente une forme générale plane : ses dimensions latérales (longueur L, largeur l) sont donc plus grandes que son épaisseur e. Les premiers éléments 101 sont ainsi caractérisés par au moins une dimension millimétrique et avantageusement, un facteur de forme (dit premier facteur de forme) supérieur à 6, voire supérieur à 10, à 20, à 50, ou encore davantage.Each first element 101 has at least one millimetric dimension, typically greater than or equal to 1mm, or even 2mm. According to an advantageous variant, each first element 101 has a generally flat shape: its lateral dimensions (length L, width l) are therefore greater than its thickness e. The first elements 101 are thus characterized by at least one millimeter dimension and advantageously, a form factor (called first form factor) greater than 6, or even greater than 10, 20, 50, or even more.
Chaque deuxième élément 103 présente des dimensions inférieures à 500μm et au moins une dimension inférieure à 50μm. Typiquement les deuxièmes éléments 103 se présentent sous forme pulvérulente, dit autrement, sous forme de très fines particules. Ces éléments 103, outre leurs très petites dimensions, peuvent se présenter sous une forme sensiblement cylindrique, la section du cylindre peut alors être définie par une largeur l et une épaisseur e, ou par un diamètre ϕ si elle est circulaire.Each second element 103 has dimensions less than 500 μm and at least one dimension less than 50 μm. Typically the second elements 103 are in powder form, in other words, in the form of very fine particles. These elements 103, in addition to their very small dimensions, can be in a substantially cylindrical form, the section of the cylinder can then be defined by a width l and a thickness e, or by a diameter ϕ if it is circular.
L’étape b) comprend la disposition des premiers éléments 101 et des deuxièmes éléments 103 dans une zone centrale 12 de l’auge 1. Rappelons que la zone centrale 12 de l’auge 1 n’est pas limitée au centre du plateau, mais est considérée étendue vers chacune des extrémités amont 13a et aval 14a. L’introduction des éléments 101,103 sur le plateau pourra donc s’opérer plus ou moins près/loin desdites zones amont 13 et aval 14, tout en demeurant dans la zone centrale 12.Step b) includes the arrangement of the first elements 101 and the second elements 103 in a central zone 12 of the trough 1. Remember that the central zone 12 of the trough 1 is not limited to the center of the plate, but is considered extended towards each of the upstream 13a and downstream 14a ends. The introduction of elements 101,103 onto the plate can therefore take place more or less near/far from said upstream 13 and downstream 14 zones, while remaining in the central zone 12.
A l’étape c), intervient la séparation spatiale des premiers éléments 101 et des deuxièmes éléments 103, par application d’une vibration mécanique (telle que précédemment décrite) à l’auge 1, laquelle est inclinée avec un angle d’inclinaison α compris entre 10° et 30° (+/-0,5°). Les premiers éléments 101 sont alors acheminés vers la zone aval 14 (partie la plus basse) de l’auge 1, alors que les deuxièmes éléments 103 sont acheminés vers la zone amont 13 (partie la plus haute) (
Avantageusement, l’angle d’inclinaison α de l’auge 1 est compris entre 15° et 25° (+/-0,5°), par exemple autour de 20°.Advantageously, the angle of inclination α of the trough 1 is between 15° and 25° (+/-0.5°), for example around 20°.
La séparation spatiale des premiers 101 et des deuxièmes 103 éléments est favorisée par le fait que, dans cette gamme d’inclinaison de l’auge 1, le bilan des forces (frottement, pesanteur, réaction de l’auge sur les éléments) est tel qu’il entraine le glissement des premiers éléments 101 (par exemple plans) vers la partie basse de l’auge 1 (zone aval 14). Les deuxièmes éléments 103, apparentés à des poussières, sont très fortement volatiles et soumis aux courants d’air créés par les mouvements vibratoires de l’auge 1 ; ces courants d’air permettent aux deuxièmes éléments 103 de remonter le long du plateau. Quand ils ne sont pas soulevés par les courants d’air, les deuxièmes éléments 103 sont retenus par les micro-aspérités de l’auge 1.The spatial separation of the first 101 and the second 103 elements is favored by the fact that, in this range of inclination of the trough 1, the balance of forces (friction, gravity, reaction of the trough on the elements) is such that it causes the sliding of the first elements 101 (for example planes) towards the lower part of the trough 1 (downstream zone 14). The second elements 103, similar to dust, are very highly volatile and subject to air currents created by the vibratory movements of the trough 1; these air currents allow the second elements 103 to move up along the plate. When they are not lifted by air currents, the second elements 103 are retained by the micro-asperities of the trough 1.
Dans ce mode de réalisation, le composant ou module électronique est par exemple une cellule photovoltaïque 110, à savoir un empilement comprenant en particulier un substrat de silicium, des couches et des lignes métalliques. Cette cellule 110 peut être issue d’un module photovoltaïque 100 (
L’étape a) peut alors comprendre la division de la cellule photovoltaïque 110 par traitement mécanique (exfoliation) et/ou chimique, de manière à détacher les lignes métalliques : le premier matériau composant les premiers éléments 101 est alors le silicium (totalement ou majoritairement), le deuxième matériau composant les deuxièmes éléments 103 est l’argent des lignes métalliques.Step a) can then include the division of the photovoltaic cell 110 by mechanical treatment (exfoliation) and/or chemical, so as to detach the metal lines: the first material composing the first elements 101 is then silicon (totally or mainly ), the second material making up the second elements 103 is the silver of the metal lines.
Les premiers éléments 101 peuvent présenter une longueur L et une largeur l comprises entre 1mm et 20mm et une épaisseur e de l’ordre de 150μm. Les deuxièmes éléments 103 peuvent présenter une longueur L inférieure à 500μm et, une largeur l et une épaisseur e (ou un diamètre ϕ) inférieures à 50μm. Ce sont notamment les gammes de dimensions des premiers éléments 101 en silicium et des deuxièmes éléments 103 en argent (fils métalliques) récupérés d’une cellule photovoltaïque 110.The first elements 101 can have a length L and a width l of between 1mm and 20mm and a thickness e of around 150μm. The second elements 103 may have a length L less than 500 μm and a width l and a thickness e (or a diameter ϕ) less than 50 μm. These are in particular the size ranges of the first silicon elements 101 and the second silver elements 103 (metal wires) recovered from a photovoltaic cell 110.
L’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications.The invention is not limited to the embodiment described and alternative embodiments can be made without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
En particulier, le procédé de séparation mécanique peut s’appliquer au recyclage de toute sorte de composant électronique en fin de vie, et à des éléments composés d’autres matériaux que le silicium et l’argent, tant que les formes respectives des éléments, en combinaison avec les conditions d’inclinaison et de vibration de l’auge, respectent les prérequis énoncés dans la présente description.In particular, the mechanical separation process can be applied to the recycling of any kind of electronic component at the end of its life, and to elements composed of materials other than silicon and silver, as long as the respective shapes of the elements, in combination with the conditions of inclination and vibration of the trough, comply with the prerequisites set out in this description.
Claims (10)
a) la fourniture d’un mélange de premiers éléments (101) et de deuxièmes éléments (103), sous forme de morceaux, chaque morceau présentant trois dimensions dans un référentiel orthonormé, les premiers éléments (101) présentant au moins une dimension d’ordre millimétrique et les deuxièmes éléments (103) présentant des dimensions inférieures à 500μm et au moins une dimension inférieure à 50μm,
b) la disposition des premiers éléments (101) et des deuxièmes éléments (103) dans une zone centrale (12) d’une auge (1), ladite auge (1) présentant une forme de plateau, plein dans la zone centrale, s’étendant dans un plan principal, et comportant des rebords latéraux (11) ;
c) la séparation spatiale des premiers éléments (101) et des deuxièmes éléments (103), par application d’une vibration mécanique à l’auge (1), ladite auge (1) étant inclinée de sorte que le plan principal forme un angle d’inclinaison (α) compris entre 10° et 30° avec un plan sensiblement horizontal et de manière à définir une zone amont (13) et une zone aval (14) par rapport à la zone centrale (12) de l’auge (1), les deuxièmes éléments (103) et les premiers éléments (101), soumis à la vibration mécanique, étant acheminés respectivement vers la zone amont (13) et vers la zone aval (14) de l’auge (1).Process for the mechanical separation of different semiconductor, insulating or metallic materials from an electronic component or module at the end of its life, comprising the following steps:
a) providing a mixture of first elements (101) and second elements (103), in the form of pieces, each piece having three dimensions in an orthonormal frame of reference, the first elements (101) having at least one dimension of millimeter order and the second elements (103) having dimensions less than 500 μm and at least one dimension less than 50 μm,
b) the arrangement of the first elements (101) and the second elements (103) in a central zone (12) of a trough (1), said trough (1) having the shape of a plate, solid in the central zone, s 'extending in a main plane, and having lateral edges (11);
c) the spatial separation of the first elements (101) and the second elements (103), by applying a mechanical vibration to the trough (1), said trough (1) being inclined so that the main plane forms an angle of inclination (α) between 10° and 30° with a substantially horizontal plane and so as to define an upstream zone (13) and a downstream zone (14) relative to the central zone (12) of the trough ( 1), the second elements (103) and the first elements (101), subjected to mechanical vibration, being conveyed respectively towards the upstream zone (13) and towards the downstream zone (14) of the trough (1).
- les premiers éléments (101) présentent une longueur (L) et une largeur (l) comprises entre 1mm et 20mm et une épaisseur (e) de l’ordre de 150μm ;
- les deuxièmes éléments (103) présentent une longueur (L) inférieure à 500μm, et une largeur (l) et une épaisseur (e) inférieures à 50μm.Mechanical separation process according to one of the preceding claims, in which:
- the first elements (101) have a length (L) and a width (l) of between 1mm and 20mm and a thickness (e) of the order of 150μm;
- the second elements (103) have a length (L) less than 500 μm, and a width (l) and a thickness (e) less than 50 μm.
- une étape d) de récupération des éléments (101, 103), lorsqu’ils passent au-delà d’une extrémité amont (13a) ou d’une extrémité aval (14a) de l’auge (1), ou
- une étape d) de récupération des éléments (101,103) dans la zone amont (13) ou dans la zone aval (14) de l’auge (1), un ou plusieurs orifices étant aménagé(s) dans le plateau de l’auge (1) dans ladite zone amont (13) et/ou ladite zone aval (14).Mechanical separation process according to one of the preceding claims, comprising:
- a step d) of recovering the elements (101, 103), when they pass beyond an upstream end (13a) or a downstream end (14a) of the trough (1), or
- a step d) of recovering the elements (101,103) in the upstream zone (13) or in the downstream zone (14) of the trough (1), one or more orifices being provided in the plate of the trough trough (1) in said upstream zone (13) and/or said downstream zone (14).
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