KR101256574B1 - 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법 - Google Patents
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Abstract
실리콘 태양전지 폐모듈을 산에 침지시켜 접착제를 제거하여 강화유리와 셀을 분리시켜 셀을 분리하는 단계; 및 분리된 셀을 산 용매에 침지 반응시켜, 셀로부터 순수한 실리콘을 회수하는 단계를 포함하는 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법은, 높은 회수율로 순수한 실리콘을 회수하여 재활이 가능하므로, 태양전지의 생산가격을 절감시키고 생산성을 증대시킬 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 폐모듈에서 접착제의 제거를 통해 강화유리와 셀을 분리하고 이로부터 순수한 실리콘을 회수하는 방법에 관한 것이다.
환경과 에너지 문제를 해결하기 위해 신재생에너지 분야에 대한 많은 연구가 수행되고 있으며, 그 중에서 태양에너지라는 새로운 에너지원을 사용하는 태양전지는 관심의 대상으로 급부상하고 있고 현재 상용화되어 활발히 사용되고 있다. 이러한 태양전지는 재료에 따라 실리콘 태양전지, 화합물 반도체 태양전지, 유기 태양전지 등으로 나눌 수 있는데, 이 중 실리콘 태양전지는 전세계 태양광 시장의 90% 이상을 차지하고 있다.
첨부한 도 1을 참조하여 일반적인 실리콘 태양전지 모듈의 구성을 보면, 강화유리(14), 접착제(12), 셀(11), 백시트(back sheet)(13), 단자함(15) 및 이들을 지지하는 양측 프레임(16)으로 구성된다. 이 중 강화유리(14)는 표면재로서 외부의 충격 등으로부터 셀(11)을 보호하는 역할을 한다. 접착제(12)로는 EVA가 주로 사용되는데 EVA는 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체로 이루어진 투명성, 완충성, 탄성, 인장강도가 아주 우수한 비닐 필름으로서 충진재의 역할을 한다. 셀(11)은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 역할을 하며, 다수의 셀(11)이 전도성 리본에 의해 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 백시트(13)는 PVF, 폴리에스터, 아크릴 등으로 이루어질 수 있으며, 방수, 절연 및 자외선 차단 등의 역할을 한다. 프레임(16)은 알루미늄 등으로 이루어져 태양전지 모듈의 각 구성요소들을 지지하며, 단자함(15)은 태양전지 모듈의 접속 단자와 전력선의 접속부를 수납체 내부에 수납함으로써 접속부 보호 및 누전 방지 등의 역할을 수행한다.
태양전지 시스템 중 모듈이 차지하는 가격 비율은 55%이며, 모듈 중 실리콘이 차지하는 가격비율은 50%로, 실리콘은 태양전지 시스템에서 가장 중요한 요소이다. 그리고 태양빛의 광 투과성과 태양전지의 내구성에 영향을 주는 강화유리 또한 회수되어야 할 중요한 소재 중 하나이다.
현재 태양전지용 기판시장은 급격한 모듈 생산 증가로 실리콘 공급이 한계에 도달하고 있고, 실리콘 원료공급의 악화로 기판의 가격 상승이 예상되는 실정이다. 그러나 현재는 태양전지로부터 실리콘과 강화유리를 회수하는 기술이 미약하기 때문에 회수되는 대부분의 태양전지 모듈은 파쇄/분쇄되어 땅에 묻히거나 외국에 헐값에 팔리고 있는 실정이다. 이에 태양전지 모듈로부터 실리콘과 강화유리를 회수하는 것이 환경적/경제적으로 매우 중요한 기술에 해당한다.
태양전지 모듈로부터 실리콘과 강화유리를 회수하기 위해서는 첫번째 과제로서 앞서 언급한 셀과 강화유리를 접합시킨 접착제를 제거해야 한다.
종래의 기술에 따라 접착제를 제거하는 방법으로는, 질소나 아르곤과 같은 불활성 기체에서 고온의 열을 사용하여 접착제의 녹는점을 이용하는 열 분해법, 고온의 질산에 침지하여 접착제를 녹여 제거시키는 질산 침지법, 유기용제로 접착제를 팽창시켜 강화유리와 실리콘을 회수하는 유기용매법 등이 있다.
그러나 열 분해법의 경우 태양전지 모듈의 크기에 따라 사용하여야 하는 장비 및 로(爐)의 크기가 한정되어 있어서 설치 및 제작에 어려움이 크고, 또한 열분해시 강화유리와 셀 사이에 접착제가 고온과 고압을 통하여 강화유리와 셀 표면에서 가교되어 잔존하므로 제거시에 어려움이 있다.
또한, 질산 침지법의 경우 강화유리와 셀 사이에 질산의 침투가 어려우며 질산의 온도를 고온으로 하여 분해 속도를 높여도 상당한 시간이 필요하다. 특히, 접착제를 녹여 셀과 강화유리를 회수하였다고 하더라도 접착제의 잔존물질이 그대로 표면에 남아서 후에 유기용매로 제거하는 2차 과정을 거쳐야 하며, 이를 거치더라도 청정한 표면상태의 강화유리와 셀을 얻는 것은 매우 어렵다. 또한, 아직 표면 청정화 기술은 확립되어 있지 않은 상태이다.
대한민국 공개특허공보 제2011-31688호는 태양전지 폐모듈의 셀 회수방법에 관한 것으로서, 유기용매를 이용하여 강화유리를 회수하는 방법과 500℃ 열처리를 이용하여 EVA를 완전히 제거하고 태양전지 셀을 회수하는 특징을 개시하고 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2011-69962호는 태양전지 폐셀에서의 실리콘 회수 방법에 관한 것으로서, 혼산용액을 이용하여 회수된 태양전지 셀로부터 금속 불순물을 제거하는 방법과 실리콘이 혼산용액에 담지되는 시간을 조절하여 높은 회수율을 얻는 것을 특징으로 개시하고 있다.
이에 태양전지 폐모듈로부터 순수한 실리콘을 회수할 수 있는 기술을 개발함으로써 실리콘 공급부족 문제를 해결하고, 태양전지 제조원가 및 폐기물 처리비용을 절감하기 위한 노력이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양전지 모듈의 핵심소재인 실리콘을 회수하기 위한 최적의 조건을 찾아서 가장 효율적으로 폐모듈로부터 실리콘을 회수하여 태양전지의 소재로 재활용할 수 있도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실리콘을 함유하는 셀, 강화유리, 및 상기 셀과 강화유리를 접합시킨 접착제를 포함하는 태양전지 폐모듈로부터 실리콘을 회수하는 방법에 있어서, (a) 상기 태양전지 폐모듈을 황산 수용액에 침지시켜 접착제를 제거하여 강화유리로부터 셀을 분리하는 단계; 및 (b) 분리된 셀을 산 용매에 침지 반응시켜 셀에 함유된 실리콘을 회수하는 단계를 포함하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 방법은, 태양전지 폐모듈로부터 높은 회수율로 순수한 실리콘을 회수하여 재활용함으로써, 태양전지의 생산가격을 절감시키고 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈을 개략적으로 도시한 것이다 (11: 태양전지 셀, 12: 접착제, 13: 백시트, 14: 강화유리, 15 : 단자함, 16 : 프레임).
도 2는 본 발명의 일례에 따라 태양전지 폐모듈을 황산 수용액에 침지하여 접착제가 녹아 제거되는 반응을 나타내는 모식도이다 (11: 태양전지 셀, 12: 접착제, 14: 강화유리).
도 3은 본 발명에 따르는 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따라 태양전지 폐모듈을 황산 수용액에 침지하여 접착제가 녹아 제거되는 반응을 나타내는 모식도이다 (11: 태양전지 셀, 12: 접착제, 14: 강화유리).
도 3은 본 발명에 따르는 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 도 2에서 보듯이 태양전지 폐모듈로부터 먼저 접착제(12)를 제거시키고 강화유리(14) 및 셀(11)을 분리하여, 분리된 셀(11) 중에 함유되어 있는 순수한 실리콘을 최적의 조건으로 회수하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 일례에 따르는 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법의 흐름을 나타낸 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 방법을 단계별로 더욱 구체적으로 설명한다.
태양전지 폐모듈
본 발명에서 대상으로 하는 태양전지 폐모듈은 실리콘을 함유하는 셀과 강화유리가 접착제에 의해 접합되어 있는 태양전지 폐모듈로서, 보다 구체적으로는 상기 셀이 실리콘, 무반사코팅막, 전극물질, 및 p-n 접합층을 함유하는 태양전지 폐모듈이며, 오래되어 사용할 수 없는 태양전지 폐모듈이나 제작 과정 중에 생기는 불량 태양전지 폐모듈이 모두 가능하다.
이 때, 상기 태양전지 폐모듈은 접착제로서 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 사용하는 태양전지 폐모듈인 것이 바람직하다.
접착제 제거 - 강화유리 및 셀의 회수
본 발명에 따르면, 먼저 태양전지 폐모듈의 백시트를 물리적 힘으로 제거한 후, 백시트가 제거된 폐모듈을 황산 수용액에 일정 시간 침지시켜 접착제를 제거하여 강화유리와 셀을 분리시킨 뒤 각각을 회수하는 단계를 거친다. 황산은 종래에 주로 사용했던 질산에 비해 강화 유리와 셀 사이로 효과적으로 침투되어 접착제를 분해시킬 수 있고 태양전지 표면에 접착제의 잔존물질이 거의 남지 않는다.
이 때 사용하는 황산 수용액의 농도는 50 내지 99 %일 수 있으며, 보다 바람직하게는 60 내지 70 %일 수 있다.
또한, 황산 수용액의 온도는 80 내지 100 ℃인 것이 EVA 접착제를 분해하기에 가장 적당한 온도이며, 가장 바람직하게는 70 내지 110 ℃인 것이 좋다.
또한, 황산 수용액에 대한 침지시간은 24 내지 72 시간인 것이 EVA 접착제를 충분히 분해하기에 바람직하며, 가장 바람직하게는 24 내지 48 시간인 것이 좋다.
실리콘 회수를 위한 산 용매의 제조
본 발명에서는 상기 분리된 셀로부터 불필요한 성분을 제거하여 순수한 실리콘을 회수하기 위해 산 용매를 이용한다.
이 때 이용하는 산 용매는 증류수, 질산(nitric acid), 불산(hydrofluoric acid), 황산(sulfuric acid) 및 초산(acetic acid)을 포함하는 혼합 산 용매인 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 상기 혼합 산 용매는 증류수 50 내지 60 중량%, 질산 20 내지 30 중량%, 불산 5 내지 10 중량%, 황산 10 내지 15 중량%, 및 초산 5 내지 10 중량%로 이루어진 것이 바람직하다.
이러한 혼합 산 용매는 증류수에 질산 수용액과 불산 수용액을 혼합한 뒤 여기에 황산 수용액과 초산 수용액을 추가로 혼합하여 제조될 수 있다. 보다 바람직하게는, 이 때 각각의 산 수용액의 농도를 고려하여 최종 혼합 산 용매가 상기 바람직한 조성을 갖도록 각각의 산 수용액의 첨가량을 조절할 수 있다.
분리한 셀을 산 용매에 침지시켜 실리콘 회수
분리한 셀을 산 용매에 침지 반응시켜, 셀을 구성하는 성분 중 실리콘 외의 불필요한 성분, 예를 들어 무반사코팅막, 전극물질, p-n 접합층 등을 녹여 제거함으로써, 순수한 실리콘을 회수할 수 있다.
이 때, 침지 반응의 온도는 실온 범위인 것이 바람직하다.
또한, 침지 반응은 초음파를 조사하며 실시하는 것이 바람직하다. 초음파의 조사 세기는 200 내지 900 W 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 250 내지 500 W의 범위로 조사하는 것이, 높은 실리콘 회수율을 얻을 수 있다.
이와 같은 초음파 조사는 공동 현상(cavitation)을 유발시켜 회수 시간을 단축시키고 우수한 회수율이 가능하게 한다. 액상에 초음파를 조사할 경우 음향 공동 현상(acoustic cavitation)이 유발되는데, 이는 압축과 팽창의 반복적인 과정에서 공동 현상 버블(cavitation bubble)이 생성되고, 불안정한 상태로 성장한 뒤, 붕괴되는 단계로 진행된다. 이에 따라 음향 에너지는 공동 현상 버블이 생성, 붕괴되는 과정에서 열 에너지로 전환되고, 버블 붕괴시 수반되는 고온(~5000K)과 고압(~1000atm) 등이 화학 반응에 관여하는 것으로 보인다.
또한, 침지 반응은 교반을 실시하며 진행할 수도 있으며, 교반을 실시할 경우 우수한 회수율의 달성을 가능하게 한다. 이 때 교반 속도를 50 내지 300 rpm, 더욱 바람직하게는 100 내지 200 rpm으로 하는 것이 좋다.
따라서, 침지 반응시 초음파 및/또는 교반을 적절히 병행하는 것이 좋다.
아울러, 침지 반응 시간은 5 내지 30 분 정도로 할 수 있으며, 회수되는 실리콘의 양을 고려하여 적절히 조절할 수 있다.
상기 절차를 통해 추출된 순수한 실리콘은 증류수로 겉표면에 묻어 있는 혼합 산 용매를 모두 세척한 뒤, 건조 과정을 거칠 수 있다.
실리콘의 회수율 분석
회수된 실리콘의 중량을 측정하고, 유도결합 플라스마(ICP) 분석법 등을 이용하여 혼합 산 용액 속에 녹아 있는 실리콘의 양을 측정한 뒤, 이를 이용하여 실리콘의 회수율을 산출할 수 있다.
이렇게 산출된 회수율을 이용하여 비교 분석하면, 높은 실리콘 회수율을 보이는 초음파 세기의 범위, 교반 속도의 범위, 및 침지 시간의 범위를 결정할 수 있다. 초음파의 세기, 교반 속도, 및 침지 시간을 다양하게 변화시켜가며 여러 번 실시하여 회수율을 얻음으로써 피드백 효과를 기대할 수 있다.
이와 같은 분석으로 통해 결정된 최적의 조건을 이용하여 실리콘 회수 절차를 시행하면, 보다 높은 회수율로 실리콘을 수득할 수 있다.
이상의 본 발명에 따른 절차를 거치면 태양전지 폐모듈로부터 높은 회수율로 실리콘을 회수할 수 있으며, 예를 들어 최초의 태양전지 폐모듈에 함유되었던 실리콘의 중량 대비 65% 이상, 예를 들어 65 내지 95 %의 회수율의 달성이 가능하다.
이와 같이 수득한 순수한 실리콘을 회수하여 실리콘 웨이퍼로 재활용이 가능하다. 특히, 태양전지에서 고가물질로 사용중인 실리콘을 회수하여 재활용함으로 태양전지의 생산가격을 절감시키고 생산성을 증대시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 구체적으로 대비한 비교데이터를 통해 본 발명의 효과를 설명한다. 다만, 본 발명의 권리범위는 하기 실시예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 본다.
실시예 1
수명이 오래되었거나 제조시 불량으로 판정된 태양전지 폐모듈(200Wp급 폐 모듈, (주)에스에너지)을 준비하고, 상기 태양전지 폐모듈의 백시트를 물리적 힘으로 제거하였다.
백시트가 제거된 태양전지 폐모듈을 90℃의 황산 수용액(60%, MATSUNOEN chemical사)에 2일간 침지시켜 강화유리와 셀 사이로 황산이 침투하여 접착제가 녹아 제거되도록 하였다. 접착제가 제거되어 셀과 강화유리가 분리되면 이들을 각각 회수하였다.
증류수(실험실 제조) 4중량부, 질산 수용액(60.0~62.0%, JIN chemical pharmaceutical사) 50중량부, 불산 수용액(48.0~51.0%, T.J.Baker사) 10중량부를 혼합하고, 여기에 황산 수용액(97%, MATSUNOEN chemical사) 26중량부, 및 초산 수용액(99.7%, JUNSEI사) 10중량부를 더하여 혼합 산 용매를 제조하였다.
제조한 상기 혼합 산 용매에 분리 회수한 셀을 침지시키고 실온에서 반응시켰다. 침지 반응 20분 경과 후, 무반사 코팅막, 전극물질 및 p-n 접합층이 제거된 실리콘을 수득하였다. 이를 핀셋을 이용하여 꺼내어 증류수에 씻고 실온에서 건조시켜 순수한 실리콘을 회수하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실리콘 회수에 사용되는 혼합 산 용매로서 증류수(실험실 제조) 31중량부, 질산 수용액(60.0~62.0%, JIN chemical pharmaceutical사) 34중량부, 불산 수용액(48.0~51.0%, T.J.Baker사) 10중량부를 혼합하고, 여기에 황산 수용액(97%, MATSUNOEN chemical사) 15중량부, 및 초산 수용액(99.7%, JUNSEI사) 10중량부이 혼합된 혼합 산 용매를 사용하여, 순수한 실리콘을 회수하였다.
실시예 3 내지 6
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 분리된 셀을 혼합 산 용매에 침지 반응시킬 때, 초음파를 조사하면서 반응시키되, 초음파의 세기를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 900W, 400W, 300W, 및 250W로 하였으며, 침지 반응 시간도 하기 표 1에 기재된 바와 같이 7분, 5분, 8분, 및 10분으로 변경하여, 순수한 실리콘을 회수하였다.
실시예 7 및 8
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되, 분리된 셀을 혼합 산 용매에 침지 반응시킬 때, 교반을 실시하되, 교반 속도를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 200rpm 및 100rpm 으로 하였으며, 침지 반응 시간도 하기 표 1에 기재된 바와 같이 30분 및 25분으로 변경하여, 순수한 실리콘을 회수하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일한 태양전지 폐모듈의 백시트를 물리적 힘으로 제거하였다.
백시트가 제거된 태양전지 폐모듈을 90℃의 질산 수용액(60.0~62.0%, JIN chemical pharmaceutical사)에 2일간 침지시켜 강화유리와 셀 사이로 질산이 침투하여 접착제가 녹아 제거되도록 하였다.
그 결과, 강화유리로부터 분리된 셀의 표면에 접착제의 잔존물질이 그대로 남아서 이후의 실리콘 회수 공정을 진행할 수 없었다.
시험예: 실리콘 회수율 평가
상기 실시예 및 비교예에서 회수된 실리콘을 완전히 건조시킨 후 무게를 측정하고, 일부 Si가 녹아있는 최종 혼합 산 용액의 무게를 측정하였다. 또한, 유도결합 플라스마-원자 방출 분광법(ICP-AES, 측정기:Jobin-Yvon사의 Ultima-C)에 의해 혼합 산 용액 내에 용해되어 있는 Si의 농도(ppm)을 측정하였다. 상기 측정한 무게와 혼합 산 용액내의 Si의 농도를 이용하여, 다음과 같은 수학식을 통해 실리콘의 회수율을 계산하였다:
[최초 Si의 양(mg)] = [회수된 Si(mg)] + ( [혼합 산 용액(g)] x [혼합 산 용액 내 Si(ppm)] x 0.001 ); 및
회수율 (%) = [회수된 Si(mg)] / [최초 Si의 양(mg)] x 100
하기 표 1에는 상기 실시예 및 비교예의 회수공정 조건을 정리하였고, 표 2에는 회수된 Si의 회수율 평가 결과를 정리하였다.
| 셀 분리 | 혼합 산 용매 (중량%) | Si 회수 조건 | |||||||
| No | 산 종류 | 증류수 | 질산 | 불산 | 황산 | 초산 | 초음파세기 (W) |
교반속도 (rpm) | 침지시간 (분) |
| 실시예 1 | 황산 | 30 | 30 | 5 | 25 | 10 | 0 | 0 | 20 |
| 실시예 2 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 0 | 0 | 20 |
| 실시예 3 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 900 | 0 | 7 |
| 실시예 4 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 400 | 0 | 5 |
| 실시예 5 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 300 | 0 | 8 |
| 실시예 6 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 250 | 0 | 10 |
| 실시예 7 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 0 | 200 | 30 |
| 실시예 8 | 황산 | 50 | 20 | 5 | 15 | 10 | 0 | 100 | 25 |
| 비교예 1 | 질산 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 회수율 평가 | ||||
| No | 회수된 Si (mg) |
혼산용액 (g) |
혼산용액내Si (ppm) |
회수율
(%) |
| 실시예 1 | 85.3 | 47.2 | 862 | 67.70 |
| 실시예 2 | 307.0 | 63.94 | 1460 | 76.75 |
| 실시예 3 | 103.7 | 155.29 | 82.4 | 89.00 |
| 실시예 4 | 98.7 | 74.01 | 126 | 91.00 |
| 실시예 5 | 87.9 | 62.63 | 298 | 82.40 |
| 실시예 6 | 82.1 | 62.97 | 313 | 80.64 |
| 실시예 7 | 108.0 | 72.80 | 244 | 88.00 |
| 실시예 8 | 96.4 | 73.20 | 222 | 85.60 |
| 비교예 1 | - | - | - | - |
상기 표 1 및 2에서 보듯이, 본 발명의 실시예는 황산을 이용하여 강화유리/셀의 분리를 실시함으로써 접착제(EVA)가 완전히 제거된 셀을 얻음으로써, 이후의 Si 회수 공정에서 65% 이상의 우수한 Si 회수율을 달성한 반면, 비교예는 질산을 이용함으로써 분리된 셀의 표면에 백색의 접착제가 잔존하여 이후의 공정을 진행시킬 수 없었다.
또한, 실시예 1과 2를 비교할 때, Si 회수를 위한 혼합 산 용매의 조성을 적절히 조정함으로써 보다 우수한 회수율이 나타남을 알 수 있다.
또한, 실시예 3 내지 6의 경우 Si 회수 침지 반응시 초음파를 조사함으로써 짧은 반응시간에도 매우 우수한 Si 회수율을 달성하였으며, 특히 초음파의 세기를 400W로 조정한 실시예 4의 경우 짧은 반응시간임에도 90% 이상의 매우 우수한 회수율을 나타내었다.
또한, 실시예 7 및 8의 경우 Si 회수 침지 반응시 교반을 실시함으로써, 교반을 실시하지 않은 경우보다 우수한 Si 회수율을 달성할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 특정에 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
11 : 태양전지 셀 12 : 접착제
13 : 백시트 14 : 강화유리
15 : 단자함 16 : 프레임
13 : 백시트 14 : 강화유리
15 : 단자함 16 : 프레임
Claims (9)
- 실리콘을 함유하는 셀, 강화유리, 및 상기 셀과 강화유리를 접합시킨 접착제를 포함하는 태양전지 폐모듈로부터 실리콘을 회수하는 방법에 있어서,
(a) 상기 태양전지 폐모듈을 황산 수용액에 침지시켜 접착제를 제거하여 강화유리로부터 셀을 분리하는 단계; 및
(b) 분리된 셀을 산 용매에 침지 반응시켜, 셀에 함유된 실리콘을 회수하는 단계를 포함하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 (b)에서의 침지 반응은 초음파를 조사하며 실시하는 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 초음파는 200 내지 900 W의 세기로 조사하는 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 (b)에서의 침지 반응 중에 교반을 50 내지 300 rpm의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 사용하는 산 용매는, 증류수 50 내지 60 중량%, 질산 20 내지 30 중량%, 불산 5 내지 10 중량%, 황산 10 내지 15 중량%, 및 초산 5 내지 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 분리된 셀을 산 용매에 침지하는 시간은 5 내지 30 분인 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 접착제는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)인 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 (a)에서 사용하는 황산 수용액의 온도는 80 내지 100 ℃이고, 침지시간은 24 내지 72 시간인 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 (b)의 결과 실리콘의 회수율은, 최초의 태양전지 폐모듈에 함유되었던 실리콘의 중량 대비 65% 이상인 것을 특징으로 하는, 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법.
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| KR20110118397A KR101256574B1 (ko) | 2011-11-14 | 2011-11-14 | 태양전지 폐모듈로부터 실리콘의 회수 방법 |
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