Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Recycling of discarded photovoltaic modules using mechanical and thermal methods

Wahman Mustapha, Surowiak Agnieszka

Inżynieria Mineralna

|

2022

|

no. 1

107--116

EN

Photovoltaic installations have experienced very significant growth worldwide since the early 2000s, driven by growing industry and government interest in mitigating climate change, decarbonization, and increasing energy demand. The most prevalent worry with photovoltaic (PV) panels is that their age is limited and they will eventually need to be decommissioned. With the expansion of PV production capacity worldwide, a large amount of PV panel waste will be generated in the future. Since PV panels contain heavy metals such as lead, cadmium and tin, this can have a significant impact on the environment. In addition, they also contain valuable metals (e.g. silver, gallium, indium and germanium) and standard materials (e.g. aluminum, glass) that represent a valuable opportunity when recovered. Developing a sustainable, environmentally friendly recycling process and maximizing the recovery of components from PV panels at the end of their life is expected to solve the PV waste problem. In this work, three alternative methods for recycling silicon-based (mono/polycrystalline) PV panels were investigated based on a combination of mechanical and thermal processes. €e three alternative methods are a hammer crusher followed by thermal treatment and square sieve, a shredder crusher followed by thermal treatment and square sieve, and thermal treatment followed by a slotted sieve. X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) were performed to evaluate the properties of the obtained products. €e results showed that thermal treatment followed by slotted sieve is the most effective method for direct glass recovery for all types of photovoltaic modules studied.

PL

Instalacje fotowoltaiczne stały się bardzo popularnym rozwiązaniem na przestrzeni pierwszego dwudziestolecia XXI wieku. Spowodowane to było głównie rosnącym zainteresowaniem przemysłu i rządów poszczególnych państw dotyczącym skutków i kwestii łagodzenia - zmian klimatycznych, potrzeby dekarbonizacji, jak również rosnącym zapotrzebowaniem na energię. Najbardziej powszechnym problemem związanym z panelami fotowoltaicznymi (PV) jest to, że ich żywotność jest ograniczona, co powoduje, że ostatecznie będą musiały zostać wycofane z eksploatacji. Wraz z rozwojem mocy produkcyjnych PV na całym świecie, w przyszłości będzie generowana duża ilość odpadów związanych z panelami fotowoltaicznymi. Ponieważ panele fotowoltaiczne zawierają metale ciężkie, takie jak ołów, kadm i cyna, może to mieć znaczący wpływ na środowisko naturalne. Ponadto, odpady te zawierają również cenne metale (np. srebro, gal, ind i german) oraz standardowe materiały (np. aluminium, szkło), które po odzyskaniu stanowią cenne źródło tych surowców. Oczekuje się, że opracowanie zrównoważonego, przyjaznego dla środowiska procesu recyklingu i maksymalizacja odzysku komponentów z paneli fotowoltaicznych pod koniec ich życia rozwiąże problem odpadów fotowoltaicznych. W tej pracy zbadano trzy alternatywne metody recyklingu krzemowych paneli fotowoltaicznych (mono/polikrystalicznych) w oparciu o połączenie procesów mechanicznych i termicznych. Trzy metody odzysku polegały na wykorzystaniu kruszarki młotkowej, po której zastosowano obróbkę termiczną i klasyfikację na sicie kwadratowym, kruszarki nożowej typu schredder, a następnie obróbkę termiczną i klasyfikację na sicie kwadratowym oraz obróbkę termiczną, po której następuje klasyfikacja na sicie szczelinowym. Przeprowadzono analizy otrzymanych produktów za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) i fluorescencji rentgenowskiej (XRF) w celu oceny efektów odzysku. Wyniki wykazały, że obróbka cieplna, a następnie zastosowanie sita szczelinowego jest najskuteczniejszą metodą bezpośredniego odzyskiwania szkła dla wszystkich badanych typów modułów fotowoltaicznych.

2

Fotowoltaika w kolorze

Muszyńska-Łanowy M.

Świat Szkła

|

2011

|

R. 16, nr 4

4-9

3

Ocena jakości ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego na podstawie wyznaczonych empirycznie różnymi metodami pomiarowymi wartości rezystancji szeregowej w funkcji temperatury

Klugman-Radziemska E., Modzelewski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

38-41

PL

W niniejszej pracy przedstawiono analizę wpływu wzrostu temperatury na wartość rezystancji szeregowej krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych. Na wstępie przedstawiono teoretyczne i praktyczne informacje na temat składników rezystancji szeregowej i jej wpływu na parametry elektryczne ogniw. Dla zbadania wpływu temperatury na wartość rezystancji szeregowej zbudowano dwa stanowiska eksperymentalne, pozwalające na wyznaczanie ciemnych i dynamicznych charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw. Na podstawie wyników pomiarów wyznaczono wartość rezystancji szeregowej w funkcji temperatury z zastosowaniem dwóch metod obliczania: metodzie opartej na modelu jednodiodowym, opartej na analizie charakterystyk ciemnych i standaryzowanej metodzie analizy charakterystyk dynamicznych. Wskazano na różnice w otrzymanych za pomocą tych metod wynikach.

EN

In this paper the influence of rising temperature on the series resistance values across crystalline silicon solar cells was considered. In introduction theoretical and practical information about origins and impacts of series resistance on quality parameters of crystalline cells were specified in introduction. In order to prove that temperature of the surface of a crystalline silicon solar cells influences series resistance and to examine the magnitude of that influence, two experimental setups, enabling to collect dark and dynamic current-voltage characteristics, were constructed. On the basis of achieved dark and dynamic characteristics of crystalline silicon solar cells, the value of series resistances versus temperatures of different cells were determined in accordance with two different methods of calculation. The diode forward characteristic method based on one-diode equivalent model of photovoltaic cell under dark conditions and standardized method under illumination was chosen. The differences between them were compared.

4

Fotowoltaika Polska 2011 : ogniwa słoneczne : podstawy działania, budowa, zastosowania : krajowe ośrodki badawczo-rozwojowe i komercyjne sektora PV

Panek P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 6

69-117

PL

Celem wydania "Fotowoltaika Polska 2011" jest przegląd krajowych podmiotów naukowych i gospodarczych zajmujących się różnymi aspektami pozyskiwania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego, a także przybliżenie procesu wytwarzania ogniw słonecznych na bazie krzemu krystalicznego, z racji ich dominującej pozycji w światowej produkcji. Uwzględnienie procesów fizycznych, a także parametrów konstrukcyjnych ogniw słonecznych decydujących o bezpośredniej konwersji promieniowania elektromagnetycznego na energię elektryczną ułatwia zrozumienie zasad pracy ogniwa słonecznego, co bezpośrednio implikuje parametry elektryczne modułów i systemów fotowoltaicznych. Znaczna część materiałów zamieszczonych w niniejszym opracowaniu monograficznym jest wynikiem prac realizowanych w Laboratorium Fotowoltaicznym Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie. Przedstawiony w chronologiczny sposób kompleksowy proces od krzemionki do modułu fotowoltaicznego pozwoli czytelnikowi na zapoznanie się z szerokim aspektem zagadnień i specyficznym słownictwem, stosowanym często jedynie w fotowoltaice i umożliwi także porównanie rodzajów ogniw słonecznych wytwarzanych na bazie krzemu krystalicznego w relacji do ogniw cienkowarstwowych. Niniejsza pozycja, poruszająca także zagadnienia ekonomiczne jest swoistym przewodnikiem w zakresie fotowoltaiki - rodzajem vademecum, który nie tylko zbiera i przybliża Czytelnikowi podstawowe fakty, ale także odpowiada na zasadność rozwoju nowej formy pozyskiwania energii elektrycznej ze Słońca. Zebrane i opisane alfabetycznie podmioty naukowo-badawcze i komercyjne, działające na terenie naszego kraju w zakresie fotowoltaiki pozwolą czytelnikowi na realną ocenę jej stanu, ale przede wszystkim ułatwią zainteresowanym osobom wzajemną informację, realizację zadań naukowych i rozwojowych oraz w jakimś stopniu przyczynią się do rozwoju fotowoltaiki w Polsce, co było nadrzędną inspiracją pozycji "Fotowoltaika Polska 2011".

5

Ocena ekonomiczna recyklingu krzemowych ogniw fotowoltaicznych, realizowanego w skali laboratoryjnej

Klugmann-Radziemska E., Ostrowski P., Melcer A.

Ekologia i Technika

|

2010

|

R. 18, nr 6

310-318

PL

W ostatnich latach nastąpił niespotykany jak dotąd wzrost ilości zainstalowanych systemów fotowoltaicznych (PV), które stanowić mogą przyjazną dla środowiska alternatywę dla konwencjonalnych źródeł zasilania. Ze względu na ich wieloletnią gwarancję, udzielaną przez producentów, moduły PV stają się odpadem po 25-letnim okresie eksploatacji. Najcenniejszym materiałem, jaki można odzyskać w procesie recyklingu zużytych lub uszkodzonych modułów jest krzem. Opracowano technologię odzyskiwania płytek krzemowych w procesie, składającym się z następujących etapów: separacja ogniw metodą termiczną, usuwanie warstwy antyrefleksyjnej i metalizacji przedniej oraz tylnej, usuwanie złącza p-n metodą chemiczną. Zoptymalizowano skład mieszanin trawiących z punktu widzenia wydajności i czasu trwania procesu. W artykule przedstawiono analizę korzyści ekonomicznych realizacji opracowanej metody recyklingu ogniw PV z krystalicznego krzemu.

EN

In recent years, photovoltaic power generation systems have been gaining unprecedented attention as an environmentally beneficial method for solving the energy problem. From the economic point of view pure silicon, which can be recovered from spent cells, is the most important material owing to its cost and limited supply. The article presents an economical analysis of chemical method for recycling spent or damaged modules and cells. The recycling of PV cells consists of two main steps: the separation of cells and their refinement. Cells are first separated thermally or chemically; the separated cells are then refined. During this process the antireflection, metal coating and p-n junction layers are re-moved in order to recover the silicon base, ready for its next use. This refinement step was performed using an optimised chemical method. The silicon wafers were used for producing new silicon solar cells, which were then examined and characterized with internal spectral response and current-volt-age characteristics.

6

Wpływ budowy krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych na ich podstawowe parametry elektryczne

Znajdek K., Sibiński M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 11

185-187

PL

Praca niniejsza jest analizą wpływu parametrów konstrukcyjnych ogniw krzemowych, stanowiących główną część światowej produkcji przyrządów fotowoltaicznych, na ich podstawowe parametry elektryczne. Ocenie zastało poddanych pięć typów przemysłowych ogniw grubowarstwowych wykonanych z krzemu krystalicznego, różniących się między sobą parametrami technologicznymi. Parametry elektryczne badanych ogniw obliczone zostały na podstawie rzeczywistych charakterystyk prądowo – napięciowych wyznaczonych przy standardowych warunkach pomiarowych AM 1,5 w temperaturze pokojowej.

EN

Crystalline silicon solar cells are the main part of world’s photovoltaic devices production. The aim of the paper is to analyze the influence of tested silicon solar cells structure on their basic electrical parameters. The comparison was made between five types of industrial thick-layer crystalline silicon solar cells, which were varied in technical parameters. The electrical parameters were calculated on the basis of real I-V characteristics, determined in standard measurement conditions AM 1,5 in room temperature.

7

Processing of silicon surface by Nd: YAG laser

Dobrzański L. A., Drygała A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 17, nr 1-2

321--324

EN

Purpose: The aim of the paper is to elaborate new method of texturization multicrystalline silicon. The main reason for writing the paper is that most conventional methods used for texturization of monocrystalline silicon are ineffective when applied for texturing multicrystalline silicon. This is consequence of diversified susceptibility of regions of different crystalographic orientation to surface texturization. As a result texture obtained by means of these methods is not uniform. This is the main motivation for conducting this research. Design/methodology/approach: Evaluation of results was performed by laser scanning confocal microscope, scanning electron microscope (SEM), optical microscope. Findings: Laser processing was found to be very promising method in texturization of multicrystalline silicon surface. It appeared to be much more independent on grains crystallographic orientation compared to conventional texturing methods. To sum up, laser texturization of multicrystalline silicon produces texture of higher homogeneity in comparison with chemical and electrochemical methods. Research limitations/implications: The limitation in practical implementation of presented method is related to the possible material damages in the heat affected zone. However it seems to be possible to overcome this inconvenience by removing damages using chemical etching. Practical implications: The research presented in the paper was carried out to incorporate elaborated method into manufacturing process of solar cells of reduced reflectance from the front surface. Success of research is expected to lead to higher efficiency solar cells. Originality/value: The main contribution of the paper is elaboration of method for producing textures of higher homogeneity on the multicrystalline silicon surface. It is significant result from the development of photovoltaics viewpoint where presented method may be successfully used in manufacturing of solar cells of higher efficiency.

8

Comparison of electrical characteristics of silicon solar cells

Dobrzański L. A., Wosińska L., Dołżańska B., Drygała A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 18, nr 1-2

215--218

EN

Purpose: The aim of this work is comparison of the operational characteristics of photovoltaic silicon cells: monocrystalline silicon, polycrystalline silicon and amorphous silicon. Design/methodology/approach: The notion of fill factor (FF), which is characteristic for Photovoltaic quality, has been introduced to compare properties of different silicon solar cells. Basing on the indicated characteristic the analysis of cell power efficiency has been carried out and the maximum power points PMM have been determined. Findings: It has been pointed out that crystal structure and surface texture affect utility properties of the investigated Photovoltaic Silicon Cells. Moreover, it has been stated that along with the radiation intensity growth the maximum cell power increases accompanied by its efficiency deterioration and simultaneous change of the maximum power point position, what causes and short-circuit current increase. Research limitations/implications: It has been found that the cell surface texture has an important influence on utility properties of the photovoltaic cells, which is connected with the high refractivity of silicon. Therefore, development of the cell surface forming methods is of a significant influence on improvement of the photovoltaic cells properties. Practical implications: Currently the photovoltaic industry is based mostly on the crystalline and polycrystalline silicon. Limitations of the utility properties resulting from the relationships presented in this paper accompany the advantages of cells fabricated from the amorphous and polycrystalline silicon, like the low manufacturing costs and no geometrical limitations. Analysis of the discussed relationships makes optimization of the cel parameters possible, depending on the service requirements. Originality/value: Known cells were compared as regards their conversion efficiency in various lighting conditions, depending on their design and material properties.