Zagospodarowanie proszku krzemowego odzyskanego w procesach produkcji recyklingu uszkodzonych ogniw fotowoltaicznych

• Autorzy: Radziemska E. , Ostrowski P.

Warianty tytułu

EN

Utilization of silicon powder recovered in the PV cell's production and recycling processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Krystaliczny krzem pozostaje nadal dominującym materiałem do produkcji ogniw fotowoltaicznych na całym świecie. Uwzględniając takie czynniki, jak: straty w procesie wzrostu kryształu, straty na etapie topnienia, straty podczas mielenia, odrzuty na etapie kontroli jakości produktu, około 70% stanowi użyteczny materiał. Przyjmując straty, powstające podczas cięcia na płytki na poziomie 35%, ilość odpadu krzemowego w postaci proszku wynosi 8,6 Gg rocznie. Proszek krzemowy, który można odzyskać z wyeksploatowanych, zużytych czy mechanicznie uszkodzonych ogniw i modułów fotowoltaicznych z krystalicznego krzemu, może znacząco zwiększyć ilość obecnie wykorzystywanego odpadu krzemowego w postaci proszku, powstającego przy cięciu. Obecnie wyeksploatowane i zużyte moduły PV trafiają na składowiska komunalne. Od kilku już lat rozwój rynku fotowoltaicznego utrzymuje się na poziomie 30% rocznie. Energetyczne urządzenia fotowoltaiczne projektowane są na 25-30-letni okres eksploatacji i po tym okresie staną się opadem nie tyle groźnym dla środowiska, co zawierającym cenne materiały, między innymi aluminium, srebro i dużej czystości krzem. W artykule przedstawiono wyniki analizy proszku krzemowego różnego pochodzenia i wskazano możliwości technologiczne zagospodarowania proszku krzemowego: jako podstawowego surowca do produkcji nowych ogniw fotowoltaicznych, jako dodatku do stali stopowych, poprawiających ich właściwości mechaniczne (twardość, wytrzymałość na rozciąganie, udarność) oraz jako materiału do wytwarzania ceramiki, z proszków niemetali.

EN

Crystalline silicon continues to be the dominant material for PV production worldwide. Two of the main issues for the silicon photovoltaic industry there are need to solve are: the cost per watt of power generated and the energy payback for PV systems. This cost could be considerably reduced if losses in the sawing process could be reduced or the silicon waste powder (kerf) could be reused, what required special, cost-effective technology. Allowing for factor such as: crystal growth yield loss, unusable melt scrap, grinding losses and recycling of single crystal rejects as feedstock for the PV industry, it is estimated that about 70% of produced silicon represents valuable PV material. Estimating sawing kerf loss produced by wafering silicon ingots on the level of 35%, the amount of silicon waste is about 8,6 Gg p.a. Significant share, which could be in the nearest future carried in to the silicon waste powder, is silicon powder from the recycled solar cells and modules. Within the last few years a strong growth of the photovoltaic market can be observed worldwide. In the paper the results of silicon powder properties analysis are presented. Technological possibilities in the field of reuse of the silicon waste powder of the different origin are indicated. Silicon powder could be utilized as: the raw material in the photovoltaic industry, the addition to alloy steel, improving their mechanical properties (hardness, tensile strength, impact strength) and as the material for ceramic, based on non-metal powders manufacturing.

Słowa kluczowe

PL

ogniwa fotowoltaiczne; krzem; recykling; energia słoneczna; odnawialne źródła energii

EN

recycling; solar energy; silicon; photovoltaic solar cells; renewable energy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 3, No. 1
• Strony: 191--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Radziemska E.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. [phone]

autor

Ostrowski P.

• Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Muller A., Ghosh M., Sonnenschein R. i Woditsch P.: Silicon for photovoltaic applications. Mater. Sci. Eng. B, 2006, 134, 357-262.
• [2] Barraclough K.G.: Waste Not, Want Not! - A Case for Recycling Silicon Waste Powder Kerf. KGB Consulting Ltd 2006, 1-7.
• [3] Barraclough K.G., Loni A., Caffull E. i Canham L.T.: Cold compaction of silicon powders without a binding agent, Mater. Letters 2007, 61(2), 485-487.