Sanna-Mari NevalaMetallifoorumi IV, 28.2.2017Porin yliopistokeskus
Aurinkopaneelien kierrätys
2
Aurinkopaneelien kierrättäminen ja virrankeräysnauhojen eco-design
Projektin kulku• Metallifoorumi I
– Kirjallisuuskatsaus aurinkoenergiateknologioihin ja aurinkopaneelien kierrätykseen
– Onko aurinkoenergia kestävää kehitystä?• Metallifoorumi II
– Kuparisten virrankeräysnauhojen pinnoittaminen sähkökemiallisesti – Bi ja Sn suuri tasapainopotentiaaliero tuottaa haasteita
• Metallifoorumi III– Lisäaineen käyttö elektrolyysissä
• Metallifoorumi IV– Tulosten kertaus– Virrankeräysnauhan pinnoitteen poistaminen liuottamalla – Aurinkopaneelien kierrättäminen
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.20173
Aurinkopaneeli
• Kokonaispaino ~ 20 kg• 1,6 m2
• Lasi ~ 75 paino-%• Alumiini ~ 10 paino-%• Hopea ~ 15 g• Kupari ~ 200 g
Lähteet: J. Pern.2011. Euroopan Unioni. 2011.
Lasi
EVA (etyleeni-vinyyliasetaatti)
Aurinkokenno
EVA
Takalevy
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.20174
Virrankeräysnauha
Lähde: Yang et al. Kao.2014
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.20175
Laitteisto ja menetelmät
• Elektrolyysikenno• Katodi: Kuparilanka
(virrankeräysnauha)• Anodi: Platina• Referenssielektrodi: SSE
(Hg/Hg2SO4)• Tavoitteena: Bi52Sn48-
pinnoite
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017 6
Pinnoittaminen
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017
Lähde: Heong et al. 2012, Goh et al. 2013
SnSO4 (M) Bi(NO3)3 (M) H2SO4 (M) C6H6O2 (M)
0,4 0,02 1,9 0,1
Cu p-% Sn p-% Bi p-% Yhteensä1 6,0 17,5 76,6 1002 10,3 4,2 85,4 1003 17,3 6,0 76,6 1004 14,2 7,1 78,7 100
7
BiSnAg pinnoitteen poistaminen kuumatinatusta virrankeräysnauhasta
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.20178
Pinnoitteen poistaminen liuottamalla
• Suolahappo (1 M, 3 M, 5 M)• 25 °C ja 50 °C• 150 ja 300 rpm
1 M HCl 3 M HCl 5 M HCl25 (150 rpm) 8 h 6,5 h 6 h25 (300 rpm) 6 h 5,5 h 4 h50 (150 rpm) 5,5 h 4 h 3,5 h
50 (300 rpm) 5 h 3,5 h 3 h
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.20179
Mahdollisuus – uudet kierrätysprosessit
Vanhat aurinkopaneelit
SER
LasimurskaEVA
Liitäntärasioiden irrotus
Alumiinikehyksien irrotus
Murskaus ?
Al tuotanto
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017 10
Aurinkopaneelimurska
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.201711
Aurinkopaneelimurska
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017 12
Tiheyserotus vedessä
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017
10 p-%
13
90 p-%
Liuotuskokeet aurinkopaneelimurskalle
• Kuningasvesi (16 %) 800 ml• 80 °C• 30 g murskaa• Liuotusaika 4h • Näytteenotto:
– 10 ml– 5, 10, 30, 60 jne. 30 min välein
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.201714
Hopean ja kuparin saannot kuningasvedessä
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017
0 60 120 180 240
0
20
40
60
Hop
ean
saan
to (%
)
Aika (min)0 60 120 180 240
0
20
40
60
Kup
arin
saa
nto
(%)
Aika (min)
15
Mahdollisuus – uudet kierrätysprosessit
Vanhat aurinkopaneelit
SER
LasimurskaEVA
Liitäntärasioiden irrotus
Alumiinikehyksien irrotus
Murskaus ?
Al tuotanto
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.2017 16
Aurinkopaneelit, joista liitäntärasiat ja
kehykset irrotettu
Perinteinenmurskaus
Paineaalto-hajotus
Pyrometallurgia
Ag, Cu, Si talteen
Hydrometallurgia Mekaaninen erottelu
60 % Ag70 % Cu
Mahdollisuus – uudet kierrätysprosessit
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.201717
Mekaaninen erottelu
Tiheyserotus Pyörrevirta-erotus Seulonta
Lasi, Cu 90 p-%
Muovi 10 p-%
Hopean rikastuminen
<0,5 mm
Hydrometallurgia
~50 % Cu
Pyrometallurgia
Lasi, EVA
Mahdollisuus – uudet kierrätysprosessit
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.201718
Isommat partikkelit
Liiketoimintamahdollisuudet
• Lyijyttömät ja tehokkaammat virrankeräysnauhat
• Aurinkopaneelimurskan käsittely kuparintuotannossa
• Aurinkopaneelien erilaiset murskausteknologiat
• Metallien talteenotto hydrometallurgisesti aurinkopaneelimurskasta
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi IV 28.2.201719