Chemical treatment of crystalline silicon solar cells as a main stage of PV modules recycling

• Autorzy: Radziemska, E. , Ostrowski, P. , Seramak, T.

Warianty tytułu

PL

Obróbka chemiczna krzemowych ogniw słonecznych jako najważniejszy etap w recyklingu modułów fotowoltaicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years, photovoltaic systems have gained worldwide recognition and popularity as a environmentally friendly way of solving energetic problems. However, a problem of utilizing worn out photovoltaic systems, amount of which will rapidly increase in the future, is yet to be solved. Establishing a technology of recycling and reusing obsolete photovoltaic panels is a necessity. Photovoltaic modules of crystalline silicon solar cells are made of the following elements, in order of increasing mass: glass, aluminum frame, EVA copolymer transparent hermetizing layer, photovoltaic cells, installation box, Tedlar protective foil and assembly bolts. From an economic point of view, taking into account the price and supply level, pure silicon, which can be recycled from PV cells, is the most valuable building material used. A way of utilizing obsolete and out-of-use photovoltaic silicon cells has been presented. Because of a high quality requirement for silicon obtained, chemical processing is the most important stage of recycling process. Conditions for chemical treatment need to be precisely adjusted in order to achieve the required purity level of recycled silicon. For crystalline silicon based PV systems, a series of etching processes has been performed on, in order: electric connectors, ARC and n-p junction layer. The compositions of etching solutions were individually adjusted for different silicon cell types. Efforts were taken to formulate a universal etching solution composition, yet the results showed that a solution modification is required for different types of PV cells.

PL

W ostatnich latach systemy fotowoltaiczne stają się niezwykle popularne na całym świecie jako korzystne dla środowiska rozwiązanie problemów energetycznych. Problem, jak zagospodarować zużyte elementy systemów fotowoltaicznych, których ilość w przyszłości może być znaczna, nie został do tej pory rozwiązany. Konieczne jest opracowanie metody recyklingu i ponownego wykorzystania wycofanych z użycia elementów składowych systemów PV. Moduły fotowoltaiczne wykonane w technologii krystalicznego krzemu składają się (w kolejności według masy) z następujących elementów: szkła, aluminiowej ramy, przeźroczystej warstwy hermetyzującej z kopolimeru EVA, ogniw fotowoltaicznych, puszki przyłączeniowej, warstwy folii ochronnej (Tedlar) i śrub. Z ekonomicznego punktu widzenia oraz z uwagi na jego cenę i ograniczoną podaż najcenniejszym materiałem, który może być odzyskany z ogniw PV, jest czysty krzem. W artykule przedstawiono sposób zagospodarowania krzemowych ogniw PV, pochodzących z wycofanych z użycia modułów. Z punktu widzenia wymaganej wysokiej jakości odzyskiwanych materiałów najważniejszym etapem proponowanej metody recyklingu są procesy chemiczne. Warunki prowadzenia procesu muszą być opracowane w taki sposób, aby uzyskać wysoką jakość krzemu z uwzględnieniem jego parametrów elektrycznych. Dla ogniw wykonanych z krystalicznego krzemu prowadzono następujące po sobie procesy usuwania poprzez wytrawianie kontaktów elektrycznych, warstwy antyrefleksyjnej oraz złącza n-p. Składy roztworów trawiących były dostosowywane do różnych rodzajów ogniw krzemowych. Podjęto próby opracowania składu uniwersalnej kąpieli trawiącej, przy czym konieczne okazało się wprowadzanie modyfikacji składu roztworu w zależności od rodzaju ogniw PV.

Słowa kluczowe

PL

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

EN

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

• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 3
• Strony: 379-388
• Opis fizyczny: Bibliogr. 2 poz., rys.

Twórcy

autor

Radziemska, E.

autor

Ostrowski, P.

autor

Seramak, T.

• Gdańsk University of Technology, Chemical Faculty, PL-80-233 Gdańsk, Poland, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Wambach K., Schlenker S., Springer J., Konrad B., Sander K., Despotou E. and Stryi-Hipp G.: PV cycle - on the way to a sustainable and efficient closed loop system for photovoltaics, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference 2007, Milan, Italy.
• [2] Röver, I., Wambach, K., Weinreich, W., Roewer, G. and Bohmhammel K.: Process Controlling of the Etching System HF/HNO3/H2O, 20th European Photovoltaic Solar Energy Conference 2005, Barcelona, Spain.