KR20200100298A - 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 몇몇 실시예에 따른, 폐 태양광 모듈 재활용 공정 방법이 개시된다. 상기 방법은: 웨이퍼 추출 장치를 이용하여 상기 폐 태양광 모듈에서 실리콘 웨이퍼를 추출하는 단계; 가열 장치를 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 단계; 볼 밀(Ball Mill) 장치를 이용하여 상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계; 및 에칭(Etching) 장치를 이용하여 상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 폐 태양광 모듈의 실리콘을 재활용하는 공정 방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈 우려와 이의 남용에 따른 온난화 및 기후 변화, 그리고 원자력 에너지에 상존하는 안전 우려 등으로 인해, 지속 가능한 에너지인 태양광 발전의 필요성은 그 어느 때보다 높이 요구되고 있다. 태양으로부터의 모든 에너지가 활용될 수 있는 것은 아니지만, 상대적으로 지역편중이 작다는 특성과 고유의 친환경적 측면 때문에, 태양광 발전은 가장 매력적인 신재생에너지의 하나로 손꼽혀 왔다.
태양광 발전의 핵심을 이루는 태양광 모듈의 수명은 약 20년 내지 30년으로서 전세계적으로 폐기되는 태양광 모듈의 처리가 중요한 이슈로 부각되고 있다. 그러나, 수명이 다되어 폐기되는 태양광 모듈들을 재활용하는 기술은 아직 널리 연구되고 있지 않다.
또한, 폐 태양광 모듈에서 추출 가능한 부재(예를 들어, 실리콘, 구리, 납, 은 및 알루미늄 등)의 가격이 재활용에 들어가는 비용과 시간보다 저렴하기 때문에, 재활용되는 폐 태양광 모듈보다 매립 처분되거나 창고에 방치되는 폐 태양광 모듈이 대부분인 실정이다.
한편, 질화 규소(
)는 결정 구조가 육방정계를 나타내고, α-질화 규소(α-
)와 β-질화 규소(β-
)로서 존재한다. 질화 규소는 공유결합에 의한 강고하고 안정적인 입체 구조를 갖고 있어 고경도, 내마모성, 전기 절 연성이 뛰어나고, 기계적 강도와 내열성을 갖기 때문에, 엔진, 베어링, 터빈 블레이드, 절삭 공구 등의 재료로 사용되고 있다. 이와 같은 고부가가치를 갖는 질화 규소의 성분에는 폐 태양광 모듈에서 재활용 가능한 실리콘(규소)이 포함된다.
따라서, 폐 태양광 모듈의 재활용에 들어가는 비용과 시간보다 높은 가치를 갖는 결과물을 획득할 수 있는 재활용 방법에 대한 당업계의 수요가 존재할 수 있다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법이 개시된다. 상기 방법은: 웨이퍼 추출 장치를 이용하여 상기 폐 태양광 모듈에서 실리콘 웨이퍼를 추출하는 단계; 가열 장치를 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 단계; 볼 밀(Ball Mill) 장치를 이용하여 상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계; 및 에칭(Etching) 장치를 이용하여 상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 질화(Nitrification) 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소(
) 파우더를 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 질화 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소 파우더를 획득하는 단계는, 합성 챔버에 상기 제 2 실리콘 파우더 및 질소를 함유한 반응가스를 투입하는 단계; 상기 합성 챔버를 반응온도까지 가열하는 단계; 및 상기 제 2 실리콘 파우더 및 상기 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성된 질화 규소 파우더를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 몰딩(Molding) 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘 파우더를 몰딩함으로써 실리콘 성형체를 생성하는 단계; 및 질화(Nitrification) 장치를 이용하여 상기 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성하여 질화 규소 소결체를 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 질화 장치를 이용하여 상기 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성하여 질화 규소 소결체를 획득하는 단계는, 합성 챔버에 상기 실리콘 성형체를 배치하고, 질소를 함유한 반응가스를 투입하는 단계; 상기 합성 챔버를 반응온도까지 가열하는 단계; 및 상기 실리콘 성형체 및 상기 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성된 질화 규소 소결체를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응온도는, 1400℃ 이상 1555℃ 이하일 수 있다.
또한, 상기 가열 장치를 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 단계는, 상기 실리콘 웨이퍼를 가열 챔버에 투입하는 단계; 및 상기 가열 챔버를 상기 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도까지 가열하는 단계; 가열된 상기 실리콘 웨이퍼에서 상기 글래스, 상기 백시트 및 상기 EVA 중 적어도 하나를 분리하여 상기 웨이퍼 조각을 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 볼 밀 장치를 이용하여 상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계는, 상기 웨이퍼 조각을 제 1 볼 밀 장치를 통해 1 차 분쇄하여 제 1 크기의 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 획득하는 단계; 및 상기 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 2 차 분쇄하여 상기 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 상기 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에칭 장치를 이용하여 상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계는, 상기 구리 및 상기 납 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액(Etching Fluids)에 상기 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 1 에칭하는 단계; 상기 제 1 에칭이 완료된 상기 제 1 실리콘 파우더를 회수하는 단계; 회수된 상기 제 1 실리콘 파우더를 상기 은 및 상기 알루미늄 중 적어도 하나가 제거되도록 상기 제 1 에칭액과 상이한 제 2 에칭액에 상기 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 2 에칭하는 단계; 상기 제 2 에칭이 완료된 상기 제 1 실리콘 파우더를 건조함으로써 상기 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템이 개시된다. 상기 시스템은: 상기 폐 태양광 모듈에서 실리콘 웨이퍼를 추출하는 웨이퍼 추출 장치; 상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 가열 장치; 상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 볼 밀(Ball Mill) 장치; 및 상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 에칭(Etching) 장치;를 포함할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시는 폐 태양광 모듈에서 추출 가능한 실리콘을 이용하여, 고부가가치를 갖는 결과물을 획득할 수 있는 재활용 공정 방법을 제공할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 규소 파우더를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 조각을 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더를 에칭하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더와 반응 가스를 합성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따른 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 규소 소결체를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 성형체와 반응 가스를 합성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 추출 장치의 개략도이다.
도 11은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 가열 장치의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 볼 밀 장치의 개략도이다.
도 13은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에칭 장치의 개략도이다.
도 14는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 몰딩 장치의 개략도이다.
도 15는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 장치의 개략도이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 규소 파우더를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 조각을 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더를 에칭하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더와 반응 가스를 합성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따른 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 규소 소결체를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 성형체와 반응 가스를 합성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 추출 장치의 개략도이다.
도 11은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 가열 장치의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 볼 밀 장치의 개략도이다.
도 13은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에칭 장치의 개략도이다.
도 14는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 몰딩 장치의 개략도이다.
도 15는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 장치의 개략도이다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 개시의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
더불어, 본 명세서에서 사용되는 용어 "정보" 및 "데이터"는 종종 서로 상호교환 가능하도록 사용될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 개시의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 개시를 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시내용의 청구범위에서의 방법에 대한 권리범위는, 각 단계들에 기재된 기능 및 특징들에 의해 발생되는 것이지, 방법을 구성하는 각각의 단계에서 그 순서의 선후관계를 명시하지 않는 이상, 청구범위에서의 각 단계들의 기재 순서에 영향을 받지 않는다. 예를 들어, A단계 및 B단계를 포함하는 방법으로 기재된 청구범위에서, A단계가 B단계 보다 먼저 기재되었다고 하더라도, A단계가 B단계에 선행해야한다는 것으로 권리범위가 제한되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템은 웨이퍼 추출 장치(100), 가열 장치(200), 볼 밀(Ball Mill) 장치(300), 에칭(Etching) 장치(400) 및 질화(Nitrification) 장치(600)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 1에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 폐 태양광 모듈(10)을 회수할 수 있다. 또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 회수된 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
웨이퍼 추출 장치(100)는 로봇 암 및 객체 인식 카메라를 포함할 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라를 통해 폐 태양광 모듈(10)을 인식하고, 로봇 암을 통해 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 물리적으로 분리시킴으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼 추출 장치(100)는 로봇 암을 통해 폐 태양광 모듈(10)과 결합된 프레임(frame), 정션박스(junction box) 및 케이블(cable) 등을 물리적으로 분리시켜 제거함으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
상술한 웨이퍼 추출 장치(100)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 10을 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 제 1 컨베이어 벨트(1)를 통해 웨이퍼 추출 장치(100)로부터 실리콘 웨이퍼를 전달받을 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다.
가열 장치(200)는 가열 챔버, 히팅부, 가스 공급부, 웨이퍼 지지부 및 냉각부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 가열 장치(200)는 가열 챔버에 실리콘 웨이퍼를 투입할 수 있다. 여기서, 가열 챔버에 투입된 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 지지부에 의해 지지될 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 히팅부를 통해 가열 챔버를 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도까지 가열할 수 있다. 여기서, 히팅부는 가스 공급부로부터 공급받은 가스를 이용하여 가열 챔버 내부의 온도가 높아지도록 가열할 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼에서 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 분리하여 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다.
상술한 가열 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 11을 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 제 2 컨베이어 벨트(2)를 통해 가열 장치(200)로부터 웨이퍼 조각을 전달받을 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 여기서, 기 설정된 크기는 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈일 수 있다. 구체적으로, 제 1 실리콘 파우더의 크기는 10 내지 100 마이크로 미터에 포함되거나 10 내지 100 나노 미터에 포함될 수 있다.
구체적으로, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 1 차 분쇄하여 제 1 크기의 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 2 차 분쇄하여 제 1 크기보다 작은 제 2 크기(예컨대, 나노 사이즈)의 상기 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기와 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬이 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬 보다 클 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
다른 일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수(RPM, revolutions per minute)와 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수는 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수보다 낮을 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
따라서, 볼 밀 장치(300)는 단순히 한 번의 볼 밀 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 볼 밀 공정을 통해 정교한 크기의 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
볼 밀 장치(300)는 분쇄 챔버, 자전축, 볼 및 압박 볼트를 포함할 수 있다. 여기서, 볼 밀 장치의 분쇄 챔버의 내면은 특수강 또는 니켈판으로 내장되며, 볼(강구)은 주철, 칠주물, 플린트석, 천연석 등 원료에 따라 구비될 수 있다. 즉, 분쇄 챔버에 웨이퍼 조각과 함께 볼을 투입하여 회전시킴으로써, 강구운동에 의한 충격으로 상기 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있다.
구체적으로, 볼 밀 장치(300)는 볼이 적재된 분쇄 챔버에 웨이퍼 조각을 투입할 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 압박 볼트로 볼과 웨이퍼 조각이 적재된 분쇄 챔버를 봉인한 후 자전축을 통해 분쇄 챔버를 회전시켜, 웨이퍼 조각을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 즉, 제 1 실리콘 파우더는 웨이퍼 조각이 볼 밀 장치(300)에 의해 분쇄된 파우더일 수 있다.
한편, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 볼 밀 장치(300)는 생산 공정 중 스크래치가 발생하여 사용할 수 없는 실리콘 웨이퍼 또는 깨진 실리콘 웨이퍼 또한 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더로 획득할 수 있다. 즉, 볼 밀 장치(300)를 통해 실리콘(규소) 성분이 함유된 어떠한 소재도 본 개시 내용에서의 재활용 공정에 이용될 수 있다.
상술한 볼 밀 장치(300)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 12를 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 제 3 컨베이어 벨트(3)를 통해 볼 밀 장치(300)로부터 제 1 실리콘 파우더를 전달받을 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거하여 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
구체적으로, 에칭 장치(400)는 구리 및 납 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액(Etching Fluids)에 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 1 에칭할 수 있다. 여기서, 제 1 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 구리 및 납을 녹임으로써 제거할 수 있는 용액일 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 1 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 회수할 수 있다.
에칭 장치(400)는 회수된 제 1 실리콘 파우더에서 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액과 상이한 제 2 에칭액에 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 2 에칭할 수 있다. 여기서, 제 2 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 은 및 알루미늄을 녹임으로써 제거할 수 있는 용액일 수 있다.
에칭 장치(400)는 제 2 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 건조함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 여기서, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 염산을 함유할 수 있다. 또한, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 함유된 염산의 농도가 상이할 수 있다. 즉, 제 1 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 구리 및 납을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다. 또한, 제 2 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 은 및 알루미늄을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도와 상이한 제 2 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다.
따라서, 에칭 장치(400)는 단순히 한 번의 에칭 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 에칭 공정을 통해 제 1 실리콘 파우더에 포함된 불순물(여기서, 구리, 납, 은 및 알루미늄)을 정확하게 제거하여 순도 높은 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
다만, 상술한 예시에 한정되는 것은 아니고, 에칭 장치(400)는 전체 공정의 단순화를 위해 한 번의 에칭을 통해 제 1 실리콘 파우더에서 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거할 수도 있다.
에칭 장치(400)는 에칭 챔버, 혼합부, 제 1 파이프 및 제 2 파이프를 포함할 수 있다. 구체적으로, 에칭 장치(400)는 에칭 챔버에 제 1 실리콘 파우더를 적재할 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 혼합부에서 에칭액을 혼합할 수 있다. 여기서, 혼합부는 염산이 함유된 용액이 흐르는 제 1 파이프와 증류수가 흐르는 제 2 파이프와 연결될 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 혼합부에서 혼합된 에칭액을 에칭 챔버에 주입할 수 있다. 이 경우, 제 1 실리콘 파우더는 상기 제 1 실리콘 파우더에 포함된 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 화학 반응에 의해 제거됨으로써 제 2 실리콘 파우더가 될 수 있다.
상술한 에칭 장치(400)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 13을 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 제 4 컨베이어 벨트(4)를 통해 에칭 장치(400)로부터 제 2 실리콘 파우더를 전달받을 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소(
) 파우더를 획득할 수 있다.
구체적으로, 질화 장치(600)는 합성 챔버에 제 2 실리콘 파우더 및 질소를 함유한 반응가스를 투입할 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 합성 챔버를 반응온도까지 가열할 수 있다. 여기서, 반응온도는 합성 챔버에 투입된 제 2 실리콘 파우더와 반응가스가 화학 반응(합성되는 온도)이 일어나는 온도일 수 있다. 즉, 질화 장치(600)는 제 2 실리콘 파우더 및 반응가스가 반응온도에서 반응하도록 합성 챔버의 내부 온도를 상승시킴으로써 합성된 질화 규소 파우더를 획득할 수 있다.
상술한 질화 장치(600)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 15를 참조하여 자세히 후술한다.
상술한 바와 같이, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템은 폐 태양광 모듈에 포함된 실리콘 웨이퍼를 활용하여, 고부가가치를 갖는 질화 규소 파우더를 획득할 수 있다. 즉, 본 개시에 따르면 재활용 비용 이상의 가치가 창출됨에 따라, 폐 태양광 모듈의 재활용 수요가 확산되어, 환경 오염을 방지할 수 있다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 규소 파우더를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다(S110).
구체적으로, 웨이퍼 추출 장치(100)는 폐 태양광 모듈(10)을 회수할 수 있다. 또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 회수된 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
여기서, 웨이퍼 추출 장치(100)는 로봇 암 및 객체 인식 카메라를 포함할 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라를 통해 폐 태양광 모듈(10)을 인식하고, 로봇 암을 통해 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 물리적으로 분리시킴으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼 추출 장치(100)는 로봇 암을 통해 폐 태양광 모듈(10)과 결합된 프레임, 정션박스 및 케이블 등을 물리적으로 분리시켜 제거함으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 추출된 실리콘 웨이퍼를 가열 장치(200)로 전달할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 제거함으로써, 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다(S120). 또한, 가열 장치(200)는 웨이퍼 조각을 볼 밀 장치(300)로 전달할 수 있다.
상술한 가열 장치(200)가 웨이퍼 조각을 획득하는 방법에 대한 구체적인 설명은 이하 도 3을 참조하여 자세히 설명한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S130). 또한, 볼 밀 장치(300)는 제 1 실리콘 파우더를 에칭 장치(400)로 전달할 수 있다.
상술한 볼 밀 장치(300)가 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 방법에 대한 구체적인 설명은 이하 도 4를 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 제 1 실리콘 파우더에 화학 반응을 통해 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거함으로써, 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S140). 또한, 에칭 장치(400)는 제 2 실리콘 파우더를 질화 장치(600)로 전달할 수 있다.
상술한 에칭 장치(400)가 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 방법에 대한 구체적인 설명은 이하 도 5를 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소 파우더를 획득할 수 있다(S150).
상술한 질화 장치(600)가 질화 규소 파우더를 획득하는 방법에 대한 구체적인 설명은 이하 도 6을 참조하여 자세히 후술한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 조각을 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼를 가열 챔버에 투입할 수 있다(S121).
또한, 가열 장치(200)는 가열 챔버를 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도까지 가열할 수 있다(S122). 여기서, 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도는 250℃ 이상 350℃ 이하일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도는 폐 태양광 모듈에 결합된 실리콘 웨이퍼에 따라 상이 할 수 있다.
또한, 가열 장치(200)는 가열된 실리콘 웨이퍼에서 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 분리하여 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다(S123).
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 제 1 볼 밀 장치를 통해 1 차 분쇄하여 제 1 크기의 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S131). 예를 들어, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 제 1 볼 밀 장치를 통해 10 내지 100 마이크로 미터의 크기(제 1 크기)를 갖는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더로 분쇄할 수 있다.
또한, 볼 밀 장치(300)는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S132). 예를 들어, 볼 밀 장치(300)는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 10 내지 100 나노 미터의 크기(제 2 크기)를 갖는 제 1 실리콘 파우더로 분쇄할 수 있다.
일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기와 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬이 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬 보다 클 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
다른 일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수(RPM, revolutions per minute)와 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수는 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수보다 낮을 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
따라서, 볼 밀 장치(300)는 단순히 한 번의 볼 밀 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 볼 밀 공정을 통해 정교한 크기의 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
한편, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 볼 밀 장치(300)는 생산 공정 중 스크래치가 발생하여 사용할 수 없는 실리콘 웨이퍼 또는 깨진 실리콘 웨이퍼 또한 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더로 획득할 수 있다. 즉, 볼 밀 장치(300)를 통해 실리콘(규소) 성분이 함유된 어떠한 소재도 본 개시 내용에서의 재활용 공정에 이용될 수 있다.
도 5는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더를 에칭하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 구리 및 납 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액에 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 1 에칭할 수 있다(S141). 또한, 에칭 장치(400)는 기 설정된 시간이 경과된 후, 제 1 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 회수할 수 있다(S142).
에칭 장치(400)는 회수된 제 1 실리콘 파우더에서 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액과 상이한 제 2 에칭액에 투입하여 제 2 에칭할 수 있다(S143). 여기서, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 염산을 함유할 수 있다. 또한, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 함유된 염산의 농도가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 구리 및 납을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다. 또한, 제 2 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 은 및 알루미늄을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도와 상이한 제 2 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다.
따라서, 에칭 장치(400)는 단순히 한 번의 에칭 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 에칭 공정을 통해 제 1 실리콘 파우더에 포함된 불순물(여기서, 구리, 납, 은 및 알루미늄)을 정확하게 제거하여 순도 높은 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
다만, 상술한 예시에 한정되는 것은 아니고, 에칭 장치(400)는 전체 공정의 단순화를 위해 한 번의 에칭을 통해 제 1 실리콘 파우더에서 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거할 수도 있다.
에칭 장치(400)는 제 2 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 건조함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S144).
도 6은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 파우더와 반응 가스를 합성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 합성 챔버에 제 2 실리콘 파우더 및 질소를 함유한 반응 가스를 투입할 수 있다(S151). 또한, 질화 장치(600)는 합성 챔버를 반응온도까지 가열할 수 있다(S152). 여기서, 반응온도는 합성 챔버에 투입된 제 2 실리콘 파우더와 반응가스가 화학 반응(합성되는 온도)이 일어나는 온도일 수 있다. 구체적으로, 반응온도는 실리콘과 질소가 합성되는 온도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 반응온도는 1400℃ 이상 1555℃ 이하에 포함될 수 있다.
즉, 질화 장치(600)는 제 2 실리콘 파우더 및 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성되도록 합성 챔버를 가열함으로써 질화 규소 파우더를 획득할 수 있다(S153).
다만, 상술한 반응온도에 대한 구체적인 수치의 기재는 일 예시일 뿐 이에 한정되지 않으며, 상기 반응온도는 실리콘의 순도(여기서, 제 2 실리콘 파우더를 구성하는 실리콘의 순도)에 따라 상이할 수 있다.
전술한 도 2 내지 도 6의 단계는 필요에 의해 순서가 변경될수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 또한, 전술한 단계는 본 개시의 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 권리 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 7은 본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따른 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템은 웨이퍼 추출 장치(100), 가열 장치(200), 볼 밀(Ball Mill) 장치(300), 에칭(Etching) 장치(400), 몰딩(Molding) 장치 및 질화(Nitrification) 장치(600)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 1에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 폐 태양광 모듈(10)을 회수할 수 있다. 또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 회수된 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
웨이퍼 추출 장치(100)는 로봇 암 및 객체 인식 카메라를 포함할 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라를 통해 폐 태양광 모듈(10)을 인식하고, 로봇 암을 통해 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 물리적으로 분리시킴으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼 추출 장치(100)는 로봇 암을 통해 폐 태양광 모듈(10)과 결합된 프레임, 정션박스 및 케이블 등을 물리적으로 분리시켜 제거함으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
상술한 웨이퍼 추출 장치(100)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 10을 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 제 1 컨베이어 벨트(1)를 통해 웨이퍼 추출 장치(100)로부터 실리콘 웨이퍼를 전달받을 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다.
가열 장치(200)는 가열 챔버, 히팅부, 가스 공급부, 웨이퍼 지지부 및 냉각부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 가열 장치(200)는 가열 챔버에 실리콘 웨이퍼를 투입할 수 있다. 여기서, 가열 챔버에 투입된 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 지지부에 의해 지지될 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 히팅부를 통해 가열 챔버를 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도까지 가열할 수 있다. 여기서, 히팅부는 가스 공급부로부터 공급받은 가스를 이용하여 가열 챔버 내부의 온도가 높아지도록 가열할 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼에서 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 분리하여 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다.
상술한 가열 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 11을 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 제 2 컨베이어 벨트(2)를 통해 가열 장치(200)로부터 웨이퍼 조각을 전달받을 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 여기서, 기 설정된 크기는 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈일 수 있다. 구체적으로, 제 1 실리콘 파우더의 크기는 10 내지 100 마이크로 미터에 포함되거나 10 내지 100 나노 미터에 포함될 수 있다.
구체적으로, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 1 차 분쇄하여 제 1 크기의 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 2 차 분쇄하여 제 1 크기보다 작은 제 2 크기(예컨대, 나노 사이즈)의 상기 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기와 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬이 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬 보다 클 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
다른 일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수(RPM, revolutions per minute)와 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수는 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수보다 낮을 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 웨이퍼 조각을 마이크로 사이즈까지 파우더 형태로 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈의 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
따라서, 볼 밀 장치(300)는 단순히 한 번의 볼 밀 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 볼 밀 공정을 통해 정교한 크기의 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 볼 밀 장치(300)는 전체 공정의 단순화를 위해 한 번의 분쇄를 통해 웨이퍼 조각을 제 1 실리콘 파우더로 분쇄할 수도 있다.
볼 밀 장치(300)는 분쇄 챔버, 자전축, 볼 및 압박 볼트를 포함할 수 있다. 여기서, 볼 밀 장치의 분쇄 챔버의 내면은 특수강 또는 니켈판으로 내장되며, 볼(강구)은 주철, 칠주물, 플린트석, 천연석 등 원료에 따라 구비될 수 있다. 즉, 분쇄 챔버에 웨이퍼 조각과 함께 볼을 투입하여 회전시킴으로써, 강구운동에 의한 충격으로 상기 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있다.
구체적으로, 볼 밀 장치(300)는 볼이 적재된 분쇄 챔버에 웨이퍼 조각을 투입할 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 압박 볼트로 볼과 웨이퍼 조각이 적재된 분쇄 챔버를 봉인한 후 자전축을 통해 분쇄 챔버를 회전시켜, 웨이퍼 조각을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 즉, 제 1 실리콘 파우더는 웨이퍼 조각이 볼 밀 장치(300)에 의해 분쇄된 파우더일 수 있다.
한편, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 볼 밀 장치(300)는 생산 공정 중 스크래치가 발생하여 사용할 수 없는 실리콘 웨이퍼 또는 깨진 실리콘 웨이퍼 또한 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더로 획득할 수 있다. 즉, 볼 밀 장치(300)를 통해 실리콘(규소) 성분이 함유된 어떠한 소재도 본 개시 내용에서의 재활용 공정에 이용될 수 있다.
상술한 볼 밀 장치(300)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 12를 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 제 3 컨베이어 벨트(3)를 통해 볼 밀 장치(300)로부터 제 1 실리콘 파우더를 전달받을 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거하여 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
구체적으로, 에칭 장치(400)는 구리 및 납 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액(Etching Fluids)에 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 1 에칭할 수 있다. 여기서, 제 1 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 구리 및 납을 녹임으로써 제거할 수 있는 용액일 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 1 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 회수할 수 있다.
에칭 장치(400)는 회수된 제 1 실리콘 파우더에서 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액과 상이한 제 2 에칭액에 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 2 에칭할 수 있다. 여기서, 제 2 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 은 및 알루미늄을 녹임으로써 제거할 수 있는 용액일 수 있다.
에칭 장치(400)는 제 2 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 건조함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 여기서, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 염산을 함유할 수 있다. 또한, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 함유된 염산의 농도가 상이할 수 있다. 즉, 제 1 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 구리 및 납을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다. 또한, 제 2 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 은 및 알루미늄을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도와 상이한 제 2 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다.
따라서, 에칭 장치(400)는 단순히 한 번의 에칭 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 에칭 공정을 통해 제 1 실리콘 파우더에 포함된 불순물(여기서, 구리, 납, 은 및 알루미늄)을 정확하게 제거하여 순도 높은 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
다만, 상술한 예시에 한정되는 것은 아니고, 에칭 장치(400)는 전체 공정의 단순화를 위해 한 번의 에칭을 통해 제 1 실리콘 파우더에서 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거할 수도 있다.
에칭 장치(400)는 에칭 챔버, 혼합부, 제 1 파이프 및 제 2 파이프를 포함할 수 있다. 구체적으로, 에칭 장치(400)는 에칭 챔버에 제 1 실리콘 파우더를 적재할 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 혼합부에서 에칭액을 혼합할 수 있다. 여기서, 혼합부는 염산이 함유된 용액이 흐르는 제 1 파이프와 증류수가 흐르는 제 2 파이프와 연결될 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 혼합부에서 혼합된 에칭액을 에칭 챔버에 주입할 수 있다. 이 경우, 제 1 실리콘 파우더는 상기 제 1 실리콘 파우더에 포함된 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 화학 반응에 의해 제거됨으로써 제 2 실리콘 파우더가 될 수 있다.
상술한 에칭 장치(400)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 13을 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 몰딩 장치(500)는 제 4 컨베이어 벨트(4)를 통해 에칭 장치(400)로부터 제 2 실리콘 파우더를 전달받을 수 있다. 또한, 몰딩 장치(500)는 제 2 실리콘 파우더를 몰딩함으로써 실리콘 성형체를 생성할 수 있다.
몰딩 장치(500)는 제 1 몰드, 제 2 몰드 및 실리콘 파우더 분사 밸브를 포함할 수 있다. 구체적으로, 실리콘 파우더 분사 밸브는 제 2 실리콘 파우더를 제 1 몰드 및 제 2 몰드 중 적어도 하나에 분사할 수 있다. 제 2 실리콘 파우더의 분사가 완료된 경우, 제 1 몰드 및 제 2 몰드는 서로 대향하는 방향으로 이동할 수 있다. 이 경우, 제 2 실리콘 파우더는 제 1 몰드 및 제 2 몰드에 의해 압축되어 실리콘 성형체가 될 수 있다.
상술한 몰딩 장치(500)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 14를 참조하여 자세히 후술한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 제 5 컨베이어 벨트(5)를 통해 몰딩 장치(500)로부터 성형체를 전달받을 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성하여 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다.
구체적으로, 질화 장치(600)는 합성 챔버에 실리콘 성형체를 배치하고, 질소를 함유한 반응가스를 투입할 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 합성 챔버를 반응온도까지 가열할 수 있다. 여기서, 반응온도는 합성 챔버에 투입된 실리콘 성형체와 반응가스가 화학 반응(합성되는 온도)이 일어나는 온도일 수 있다. 즉, 질화 장치(600)는 실리콘 성형체 및 반응가스가 반응온도에서 반응하도록 합성 챔버의 내부 온도를 상승시킴으로써 합성된 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다.
상술한 질화 장치(600)에 대한 구체적인 설명은 이하 도 15를 참조하여 자세히 후술한다.
상술한 바와 같이, 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템은 폐 태양광 모듈에 포함된 실리콘 웨이퍼를 활용하여, 고부가가치를 갖는 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다. 즉, 본 개시에 따르면 재활용 비용 이상의 가치가 창출됨에 따라, 폐 태양광 모듈의 재활용 수요가 확산되어, 환경 오염을 방지할 수 있다.
도 8은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 규소 소결체를 획득하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8과 관련하여 도 2 내지 도 6의 설명에서 상술한 바와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다(S210). 또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 추출된 실리콘 웨이퍼를 가열 장치(200)로 전달할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 제거함으로써, 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다(S220). 또한, 가열 장치(200)는 웨이퍼 조각을 볼 밀 장치(300)로 전달할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S230). 또한, 볼 밀 장치(300)는 제 1 실리콘 파우더를 에칭 장치(400)로 전달할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 제 1 실리콘 파우더에 화학 반응을 통해 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거함으로써, 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다(S240). 또한, 에칭 장치(400)는 제 2 실리콘 파우더를 몰딩 장치(500)로 전달할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 몰딩 장치(500)는 제 2 실리콘 파우더를 몰딩함으로써 실리콘 성형체를 생성할 수 있다(S250). 또한, 몰딩 장치(500)는 실리콘 성형체를 질화 장치(600)로 전달할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다(S260).
도 9는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 실리콘 성형체와 반응 가스를 합성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 합성 챔버에 실리콘 성형체를 배치하고, 질소를 함유한 반응가스를 투입할 수 있다(S261). 또한, 질화 장치(600)는 합성 챔버를 반응온도까지 가열할 수 있다(S262). 여기서, 반응온도는 합성 챔버에 투입된 실리콘 성형체와 반응가스가 화학 반응(합성되는 온도)이 일어나는 온도일 수 있다. 구체적으로, 반응온도는 실리콘과 질소가 합성되는 온도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 반응온도는 1400℃ 이상 1555℃ 이하에 포함될 수 있다.
즉, 질화 장치(600)는 실리콘 성형체 및 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성되도록 합성 챔버를 가열함으로써 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다(S163).
다만, 상술한 반응온도에 대한 구체적인 수치의 기재는 일 예시일 뿐 이에 한정되지 않으며, 상기 반응온도는 실리콘의 순도(여기서, 실리콘 성형체를 구성하는 실리콘의 순도)에 따라 상이할 수 있다.
전술한 도 8 및 도 9의 단계는 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 또한, 전술한 단계는 본 개시의 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 권리 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 10은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 웨이퍼 추출 장치의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 폐 태양광 모듈(10)을 회수할 수 있다. 또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 회수된 폐 태양광 모듈(10)에서 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
도 10을 참조하면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 제 1 로봇 암(110), 제 2 로봇 암(120) 및 객체 인식 카메라(130)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 웨이퍼 추출 장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 웨이퍼 추출 장치(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 10에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라(130)를 통해 폐 태양광 모듈(10)을 인식할 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라(130)를 통해 폐 태양광 모듈(10)에 결합되어 있는 실리콘 웨이퍼를 인식할 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라(130)를 통해 인식한 실리콘 웨이퍼를 제 1 로봇 암(110) 및 제 2 로봇 암(120)을 이용하여 물리적으로 분리할 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼 추출 장치(100)는 객체 인식 카메라(130)를 통해 폐 태양광 모듈(10)과 결합된 프레임, 정션박스 및 케이블 등을 인식할 수 있다. 또한, 웨이퍼 추출 장치(100)는 상기 객체 인식 카메라(130)를 통해 인식된 프레임, 정션박스 및 케이블 중 적어도 하나를 제 1 로봇 암(110) 및 제 2 로봇 암(120)을 이용하여 물리적으로 분리시켜 제거함으로써 실리콘 웨이퍼를 추출할 수 있다.
도 11은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 가열 장치의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 웨이퍼 추출 장치(100)로부터 실리콘 웨이퍼(15)를 전달받을 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼(15)에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다.
도 11을 참조하면, 가열 장치(200)는 가열 챔버(210), 히팅부(220), 가스 공급부(230), 웨이퍼 지지부(240) 및 냉각부(250)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 가열 장치(200)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 가열 장치(200)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 11에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 가열 장치(200)는 가열 챔버(210)에 실리콘 웨이퍼(15)를 투입할 수 있다. 여기서, 가열 챔버(210)에 투입된 실리콘 웨이퍼(15)는 웨이퍼 지지부(240)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 히팅부(220)를 통해 가열 챔버(210)를 실리콘 웨이퍼(15)가 열변형 되는 온도까지 가열할 수 있다. 여기서, 히팅부(220)는 가스 공급부(230)로부터 공급받은 가스를 이용하여 가열 챔버 내부의 온도가 높아지도록 가열할 수 있다. 또한, 가열 장치(200)는 실리콘 웨이퍼(15)에서 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 분리하여 웨이퍼 조각을 획득할 수 있다. 한편, 가열 장치(200)는 웨이퍼 조각을 획득한 후, 냉각부(250)를 통해 가열된 가열 챔버(210)의 온도를 낮출 수 있다.
도 12는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 볼 밀 장치의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 가열 장치(200)로부터 웨이퍼 조각(16)을 전달받을 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각(16)을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 여기서, 기 설정된 크기는 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈일 수 있다. 구체적으로, 제 1 실리콘 파우더의 크기는 10 내지 100 마이크로 미터에 포함되거나 10 내지 100 나노 미터에 포함될 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 1 차 분쇄하여 제 1 크기의 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 2 차 분쇄하여 제 1 크기보다 작은 제 2 크기(예컨대, 나노 사이즈)의 상기 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기와 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬(볼)의 크기가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분쇄구슬이 제 2 볼 밀 장치의 분쇄구슬 보다 클 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
다른 일례로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수(RPM, revolutions per minute)와 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 볼 밀 장치의 분당 회전 수는 제 2 볼 밀 장치의 분당 회전 수보다 낮을 수 있다. 따라서, 제 1 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈까지 웨이퍼 조각을 분쇄할 수 있고, 제 2 볼 밀 장치는 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 마이크로 사이즈보다 작은 나노 사이즈까지 분쇄할 수 있다.
따라서, 볼 밀 장치(300)는 단순히 한 번의 볼 밀 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 볼 밀 공정을 통해 정교한 크기의 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 볼 밀 장치(300)는 전체 공정의 단순화를 위해 한 번의 분쇄를 통해 웨이퍼 조각을 제 1 실리콘 파우더로 분쇄할 수도 있다.
도 12를 참조하면, 볼 밀 장치(300)는 분쇄 챔버(310), 자전축(320), 볼(330) 및 압박 볼트(340)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 볼 밀 장치(300)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 볼 밀 장치(300)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 12에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
볼 밀 장치(300)의 분쇄 동작 시, 특수강 또는 세라믹으로 이루어진 다수 개의 볼(330)들이 원료물질(여기서, 웨이퍼 조각(16))과 충돌 및 마찰하면서 분쇄대상물을 분쇄하게 된다. 공전 방향과 반대 방향으로 회전하는 자전을 통해 볼(330)과 분쇄대상물이 서로 반대방향의 원심력의 힘(코리올리의 힘)으로 충돌 및 마찰을 일으키면서 분쇄대상물의 분쇄가 이루어질 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 볼 밀 장치(300)는 볼(330)이 적재된 분쇄 챔버(310)에 웨이퍼 조각(16)을 투입할 수 있다. 또한, 볼 밀 장치(300)는 압박 볼트(340)로 볼(330)과 웨이퍼 조각(16)이 적재된 분쇄 챔버(310)를 봉인한 후 자전축(320)을 통해 분쇄 챔버를 회전시켜, 웨이퍼 조각(16)을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있다. 즉, 제 1 실리콘 파우더는 웨이퍼 조각(16)이 볼 밀 장치(300)에 의해 분쇄된 파우더일 수 있다.
한편, 볼 밀 장치(300)는 웨이퍼 조각을 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 볼 밀 장치(300)는 생산 공정 중 스크래치가 발생하여 사용할 수 없는 실리콘 웨이퍼 또는 깨진 실리콘 웨이퍼 또한 분쇄하여 제 1 실리콘 파우더로 획득할 수 있다. 즉, 볼 밀 장치(300)를 통해 실리콘(규소) 성분이 함유된 어떠한 소재도 본 개시 내용에서의 재활용 공정에 이용될 수 있다.
도 13은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 에칭 장치의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 볼 밀 장치(300)로부터 제 1 실리콘 파우더(17)를 전달받을 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 1 실리콘 파우더(17)에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거하여 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
구체적으로, 에칭 장치(400)는 구리 및 납 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액(Etching Fluids)에 제 1 실리콘 파우더(17)를 투입하여 제 1 에칭할 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 1 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더(17)를 회수할 수 있다.
또한, 에칭 장치(400)는 회수된 제 1 실리콘 파우더(17)에서 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액과 상이한 제 2 에칭액에 제 1 실리콘 파우더(17)를 투입하여 제 2 에칭할 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 제 2 에칭이 완료된 제 1 실리콘 파우더를 건조함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
여기서, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 염산을 함유할 수 있다. 또한, 제 1 에칭액 및 제 2 에칭액 각각은 함유된 염산의 농도가 상이할 수 있다. 구체적으로, 제 1 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 구리 및 납을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다. 또한, 제 2 에칭액은 제 1 실리콘 파우더에 함유된 은 및 알루미늄을 녹임으로써 제거할 수 있는 제 1 농도와 상이한 제 2 농도의 염산이 함유된 용액일 수 있다.
따라서, 에칭 장치(400)는 단순히 한 번의 에칭 공정이 아닌 적어도 두 번 이상의 에칭 공정을 통해 제 1 실리콘 파우더에 포함된 불순물(여기서, 구리, 납, 은 및 알루미늄)을 정확하게 제거하여 순도 높은 제 2 실리콘 파우더를 획득할 수 있다.
다만, 상술한 예시에 한정되는 것은 아니고, 에칭 장치(400)는 전체 공정의 단순화를 위해 한 번의 에칭을 통해 제 1 실리콘 파우더에서 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거할 수도 있다.
도 13을 참조하면, 에칭 장치(400)는 에칭 챔버(410), 혼합부(420), 제 1 파이프(430) 및 제 2 파이프(440)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 에칭 장치(400)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 에칭 장치(400)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 13에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 에칭 장치(400)는 에칭 챔버(410)에 제 1 실리콘 파우더(17)를 적재할 수 있다. 또한, 에칭 장치(400)는 혼합부(420)에서 에칭액을 혼합할 수 있다. 여기서, 혼합부(420)는 염산이 함유된 용액이 흐르는 제 1 파이프(430)와 증류수가 흐르는 제 2 파이프(440)와 연결될 수 있다. 도시되진 않았지만, 제 1 파이프(430)는 염산이 함유된 용액이 저장된 제 1 탱크와 연결될 수 있다. 또한, 제 2 파이프(440)는 증류수가 저장된 제 2 탱크와 연결될 수 있다.
에칭 장치(400)는 혼합부(420)에서 혼합된 에칭액을 에칭 챔버(410)에 주입할 수 있다. 이 경우, 제 1 실리콘 파우더(17)는 상기 제 1 실리콘 파우더(17)에 포함된 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나가 화학 반응에 의해 제거됨으로써 제 2 실리콘 파우더가 될 수 있다. 도시되진 않았지만, 혼합부(420)는 농도 제어기와 연결될 수 있다. 또한, 혼합부(420)와 연결된 농도 제어기는 제 1 파이프(430)를 통해 혼합부(420)로 유입되는 염산이 함유된 용액과 제 2 파이프(440)를 통해 혼합부(420)로 유입되는 증류수의 양을 조절하여 에칭액의 농도를 조절할 수 있다.
도 14는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 몰딩 장치의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 몰딩 장치(500)는 에칭 장치(400)로부터 제 2 실리콘 파우더를 전달받을 수 있다. 또한, 몰딩 장치(500)는 제 2 실리콘 파우더를 몰딩함으로써 실리콘 성형체를 생성할 수 있다.
도 14를 참조하면, 몰딩 장치(500)는 제 1 몰드(510), 제 2 몰드(520) 및 실리콘 파우더 분사 밸브(530)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 몰딩 장치(500)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 몰딩 장치(500)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 14에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 몰딩 장치(500)의 실리콘 파우더 분사 밸브(530)는 제 2 실리콘 파우더(18)를 제 1 몰드(510) 및 제 2 몰드(520) 중 적어도 하나에 분사할 수 있다. 제 2 실리콘 파우더(18)의 분사가 완료된 경우, 제 1 몰드(510) 및 제 2 몰드(520)는 서로 대향하는 방향으로 이동될 수 있다. 이 경우, 제 2 실리콘 파우더(18)는 제 1 몰드(510) 및 제 2 몰드(520)에 의해 압축되어 실리콘 성형체가 될 수 있다.
도 15는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 질화 장치의 개략도이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 몰딩 장치(500)로부터 성형체를 전달받을 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성하여 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다.
도 15를 참조하면, 질화 장치(600)는, 반응가스 탱크(610), 합성 챔버(620), 밸브(630) 및 제어부(640)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 질화 장치(600)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 질화 장치(600)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 여기서, 각각의 구성 요소들은 도 15에 도시된 바와 같이 별개의 장치로 구성될 수 있고, 하나의 장치 내에 포함될 수도 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 합성 챔버(620)에 실리콘 성형체를 배치하고, 질소를 함유한 반응가스를 투입할 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 합성 챔버(620)를 반응온도까지 가열할 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 실리콘 성형체(25) 및 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성된 질화 규소 소결체를 획득할 수 있다. 여기서, 반응온도는 실리콘과 질소가 합성되는 온도를 의미할 수 있다. 구체적으로, 반응온도는 1400℃ 이상 1555℃ 이하에 포함될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 반응온도는 실리콘의 순도에 따라 상이할 수도 있다.
본 개시의 다른 몇몇 실시예에 따르면, 질화 장치(600)는 에칭 장치(400)로부터 제 2 실리콘 파우더를 전달받을 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소(
) 파우더를 획득할 수 있다.
구체적으로, 질화 장치(600)는 합성 챔버(620)에 제 2 실리콘 파우더 및 질소를 함유한 반응가스를 투입할 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 합성 챔버(620)를 반응온도까지 가열할 수 있다. 또한, 질화 장치(600)는 제 2 실리콘 파우더 및 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성된 질화 규소 파우더를 획득할 수 있다.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법에 있어서,
웨이퍼 추출 장치를 이용하여 상기 폐 태양광 모듈에서 실리콘 웨이퍼를 추출하는 단계;
가열 장치를 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 단계;
볼 밀(Ball Mill) 장치를 이용하여 상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계; 및
에칭(Etching) 장치를 이용하여 상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
질화(Nitrification) 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소() 파우더를 획득하는 단계;
를 더 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 질화 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘 파우더에 기체 질소를 합성함으로써 질화 규소 파우더를 획득하는 단계는,
합성 챔버에 상기 제 2 실리콘 파우더 및 질소를 함유한 반응가스를 투입하는 단계;
상기 합성 챔버를 반응온도까지 가열하는 단계; 및
상기 제 2 실리콘 파우더 및 상기 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성된 질화 규소 파우더를 획득하는 단계;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
몰딩(Molding) 장치를 이용하여 상기 제 2 실리콘 파우더를 몰딩함으로써 실리콘 성형체를 생성하는 단계; 및
질화(Nitrification) 장치를 이용하여 상기 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성하여 질화 규소 소결체를 획득하는 단계;
를 더 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 질화 장치를 이용하여 상기 실리콘 성형체에 기체 질소를 합성하여 질화 규소 소결체를 획득하는 단계는,
합성 챔버에 상기 실리콘 성형체를 배치하고, 질소를 함유한 반응가스를 투입하는 단계;
상기 합성 챔버를 반응온도까지 가열하는 단계; 및
상기 실리콘 성형체 및 상기 반응가스가 반응온도에서 반응하여 합성된 질화 규소 소결체를 획득하는 단계;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응온도는,
1400℃ 이상 1555℃ 이하인,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가열 장치를 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스, 백시트 및 EVA 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 단계는,
상기 실리콘 웨이퍼를 가열 챔버에 투입하는 단계; 및
상기 가열 챔버를 상기 실리콘 웨이퍼가 열변형 되는 온도까지 가열하는 단계;
가열된 상기 실리콘 웨이퍼에서 상기 글래스, 상기 백시트 및 상기 EVA 중 적어도 하나를 분리하여 상기 웨이퍼 조각을 획득하는 단계;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 볼 밀 장치를 이용하여 상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계는,
상기 웨이퍼 조각을 제 1 볼 밀 장치를 통해 1 차 분쇄하여 제 1 크기의 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 획득하는 단계; 및
상기 마이크로 사이즈 실리콘 파우더를 제 2 볼 밀 장치를 통해 2 차 분쇄하여 상기 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 상기 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 단계;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 에칭 장치를 이용하여 상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리, 납, 은 및 알루미늄 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계는,
상기 구리 및 상기 납 중 적어도 하나가 제거되도록 제 1 에칭액(Etching Fluids)에 상기 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 1 에칭하는 단계;
상기 제 1 에칭이 완료된 상기 제 1 실리콘 파우더를 회수하는 단계;
회수된 상기 제 1 실리콘 파우더를 상기 은 및 상기 알루미늄 중 적어도 하나가 제거되도록 상기 제 1 에칭액과 상이한 제 2 에칭액에 상기 제 1 실리콘 파우더를 투입하여 제 2 에칭하는 단계;
상기 제 2 에칭이 완료된 상기 제 1 실리콘 파우더를 건조함으로써 상기 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 단계;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법.
- 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템에 있어서,
상기 폐 태양광 모듈에서 실리콘 웨이퍼를 추출하는 웨이퍼 추출 장치;
상기 실리콘 웨이퍼에 열을 가하여, 글래스(Glass), 백시트(Back Sheet) 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 중 적어도 하나를 제거함으로써 웨이퍼 조각을 획득하는 가열 장치;
상기 웨이퍼 조각을 기 설정된 크기가 되도록 분쇄함으로써 제 1 실리콘 파우더를 획득하는 볼 밀(Ball Mill) 장치; 및
상기 제 1 실리콘 파우더에서 화학 반응을 통해 구리(Cu), 납(Pb), 은(Ag) 및 알루미늄(Ai) 중 적어도 하나를 제거함으로써 제 2 실리콘 파우더를 획득하는 에칭(Etching) 장치;
를 포함하는,
폐 태양광 모듈의 재활용 공정 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190018394A KR102315051B1 (ko) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190018394A KR102315051B1 (ko) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200100298A true KR20200100298A (ko) | 2020-08-26 |
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ID=72242325
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| KR1020190018394A KR102315051B1 (ko) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | 폐 태양광 모듈의 재활용 공정 방법 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR102315051B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102303527B1 (ko) * | 2020-11-20 | 2021-09-23 | 전북대학교산학협력단 | 태양광 폐모듈로부터 유용금속 회수를 위한 선택적 분리 방법 및 장치 |
| CN115029558A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-09 | 上海第二工业大学 | 一种从废旧太阳能电池组件提取硅片中银的方法 |
| KR20230046641A (ko) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | 충북대학교 산학협력단 | 태양광 폐패널로부터 실리콘 나노분말을 제조하는 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0177139B1 (ko) * | 1995-11-07 | 1999-05-15 | 이진주 | 폐실리콘으로부터 고순도 실리콘 분말 및 질화규소 분말의 제조방법 |
| KR101325115B1 (ko) * | 2012-04-04 | 2013-11-06 | 자동차부품연구원 | 질화규소 반응소결용 적재판 및 이를 사용한 질화방법 |
| KR101714496B1 (ko) * | 2014-12-09 | 2017-03-09 | 합자회사 주안에너지 | 폐 태양광 모듈에서 실리콘을 회수하는 방법 |
| KR101747912B1 (ko) | 2017-01-16 | 2017-06-16 | (주)프리텍 | 결정질 실리콘 태양광 폐모듈 재활용 공정 방법 및 이를 수행하는 단일 시스템 |
-
2019
- 2019-02-18 KR KR1020190018394A patent/KR102315051B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0177139B1 (ko) * | 1995-11-07 | 1999-05-15 | 이진주 | 폐실리콘으로부터 고순도 실리콘 분말 및 질화규소 분말의 제조방법 |
| KR101325115B1 (ko) * | 2012-04-04 | 2013-11-06 | 자동차부품연구원 | 질화규소 반응소결용 적재판 및 이를 사용한 질화방법 |
| KR101714496B1 (ko) * | 2014-12-09 | 2017-03-09 | 합자회사 주안에너지 | 폐 태양광 모듈에서 실리콘을 회수하는 방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102303527B1 (ko) * | 2020-11-20 | 2021-09-23 | 전북대학교산학협력단 | 태양광 폐모듈로부터 유용금속 회수를 위한 선택적 분리 방법 및 장치 |
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| CN115029558A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-09 | 上海第二工业大学 | 一种从废旧太阳能电池组件提取硅片中银的方法 |
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| Publication number | Publication date |
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