Recyclingkonzepte für Photovoltaikmodule

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1 Recyclingkonzepte für Photovoltaikmodule DepoTech

2 Inhalte Einleitung Allgemeine Aspekte Photovoltaikzelltypen Aufbau eines Dünnschicht-Modules Recycling von Dünnschichtphotovoltaikzellen Allgemeines Recycling am Lehrstuhl für 2

3 Allgemeine Aspekte Kontinuierlicher Anstieg des weltweiten Energieverbrauchs Bedarfsdeckung neben primären Energiequellen mit erneuerbaren Energieträgern + PV-Markt wächst EoL-Module nehmen zu Recyclingverfahren 3 Quelle:

4 Mengenentwicklung von PV-Modulen Allgemeines Installierte Leistung in Europa Land Installierte Leistung [MW] 2012 Österreich 230 Belgien 599 Deutschland Italien Portugal 49 Schweden 8 Gesamt EU Weltweite Produktion Weltweite Produktion (Mio. t] 0,6 1,01 2,6 4,1 5,3 4 Quelle:

5 PV-Modul-Typen Diversität der Halbleitermaterialien 5

6 PV-Modul-Typen Verbindungshalbleitertechnologien Vorteile Markt wächst rasant Diversität der Halbleitermaterialien Großes Potenzial junge Technologie Hohe Effizienz, konstante Langzeit-Leistung (CIGS) Chalcopyrit-Zellen Silizium ersetzt durch Kupfer, Indium und Selenid (CIS) Kupfer, Indium, Gallium und Selenid (CIGS) Kupfer, Indium, Gallium, Selenid und Schwefel (CIGSS) 6

7 Aufbau CIGS-Zelle CIGS Cu, In, Ga, Se 7

8 Recycling-Technologien Allgemein Aufgrund steigender Nachfrage steigen auch Mengen an EoL-Modulen Deutschland Europa Technologie c-si Dünnschicht Neuentwicklungen Drei unterschiedliche Abfalltypen 8 Defekte Module, EoL-Module Produktionsabfälle z.t. aus dem Abscheidungsprozess Unvollständig genutztes reines Rohmaterial Quelle: n/fachrichtung_wasserwesen/iaa/service/skripte/ws_11_12/18_kolloqu_iaa_2011_12/ %20VL%20Wade_Photovoltaikanlagen.pdf

9 Recycling von CIGS-Zellen Recycling von Dünnschichtzellen in drei Schritten Ablösung der Folie Physikalische, chemische und/oder thermische Prozesse Entfernung der Glasbeschichtung und Trennung der metallischen von der nichtmetallischen Fraktion Laugung Extraktion und Raffination der Elemente Fällung, SX-Extraktion, pyro-und hydrometallurgische Verfahren 9

10 Recycling von CIGS-Zellen am Lehrstuhl 10

11 Analysen / Charakterisierung 1 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchung 11

12 Analysen / Charakterisierung 2 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchung 12

13 Aufbereitung Mechanische Aufbereitung Backenbrecher Zwei Produkte durch Klassierung Frontglas mit EVA-Folie und Dünnschichtmaterial Trägerglas und Dünnschichtmaterial (abgerieben) Thermische Aufbereitung Pyrolyse Zwei getrennte Glasfraktionen ohne EVA-Folie Trägerglas mit CIGS-Schicht 13 Frontglas

14 Laugung 1 Unterschiedlich behandelte Ausgangsmaterialien Originale, gebrochene und pyrolysierte Module Diversität der Laugungsmedien HCl, H 2 SO 4, HNO 3 und Oxidationsmittel Unterschiedliche Temperaturen Raumtemperatur und 60 C 14

15 Laugung 2 In Abhängigkeit des Laugungsmediums und der Zeit Ablösung der Halbleiterschicht Vor Laugung Nach Laugung 15

16 [mg/10g Modul] [mg/10g Modul] Laugung 3 Tastversuche bei Raumtemperatur - pyrolysiert 2,0 1,5 1,0 0,5 H₂SO₄ HCl HNO₃ 0,0 Cu In Ga Se Mo Cd Zn Al Elemente Tastversuche bei Raumtemperatur - gebrochen 2,5 2,0 1,5 1,0 H₂SO₄ HCl HNO₃ 16 0,5 0,0 Cu In Ga Se Mo Cd Zn Al Elemente

17 Laugung 4 17

18 Laugung 5 Anreicherung des Laugungsmediums mit PV-Dünnschichtmaterialien 18

19 Weitere Schritte Untersuchung anderer potenzieller Laugungsmedien Extraktion der Elemente aus den Lösungen Anreicherung der einzelnen Metalle 19

20 Recyclingkonzepte für Photovoltaikmodule Dipl.-Ing. Laura Benedek Lehrstuhl für 03842/

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