Thermische Trennung Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling von

Thermische Trennung Entwicklung eines Verfahrens zum Recycling von Solarzellen und Solarmodulen TU Bergakademie Freiberg Institut für Anorganische Chemie (IAC) Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (IEC) Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik (IWTT) Chemische Behandlung

Projektübersicht Defekte Solarmodule Pyrolyse Wertstoffe: Metall Glas Pyrolyse-Gas Nachverbrennung und Gasreinigung Pyrolyseofen Rückgewonnene Solarzellen Chemische Behandlung Abgas Solarwafer Aufbau Pilotanlage

Thermisches Abtrennen der Solarzellen aus der Kunststoffeinbettung IEC Miniaturofen + DTA / TG IWTT Abgasproblematik: Konzipierung einer Nachverbrennung

Arbeitsinhalte IEC - Thermoanalytische Untersuch ungen (Thermowaage) - Einfluss von Aufheizgeschwin digkeiten - Einfluss der Sauerstoffkonzen tration Aufheizbedingungen im Technikumsofen - Erarbeitung kinetischer Kenndaten - Pyrolyse und Reaktionsverhalten an Ausschnitten von PV-Modulen Informationen zur Maßstabsübertragung - Abgaszusammensetzung IWTT - Anforderungen an den thermischen Prozess - Definition einer vorläufigen Prozesshypothese - Layout eines Technikumofens - Umrüsten des vorhandenen Labor-Schutzgasofens - Versuche im Laborofen an Modulteilen - Erarbeitung von technologischen Vorschriften für erste Versuche in der Technikumanlage bei Deutsche Solar - Explosionsschutz

Abgasverbrennung (ITUA) - Modellierung der thermischen Nachverbrennung - Aufbau und Inbetriebnahme des Nachverbrennungs systems (Schnittstellenabgleich zum Pyrolyseofen) - Spurenstoffanalyse bei der Nachverbrennung - Werkstoffauswahl

Chemische Behandlung (IAC) - Erfassung und Sondierung von Ausgangsmaterialien - Ätztests im Kleinmaßstab, Einzelbäder - Versuche zur separaten Metallablösung: Variation verschiedenen Ätzsäuren - Versuche zur Kombination von Metallablösung und Siliciumätzung - Konzipierung einer Ätzlinie

Untersuchung der Pyrolyse von EVA (IEC) Zusammensetzungen vom Kondensat aus EVA-Pyrolyse in Ma. -% Element C H O N S Zusammensetzung 81, 2 12, 2 5, 9 0, 5 0, 2 Davon ca. 2 Ma. -% Wasser ca. 12 Ma. -% Essigsäure, (berechnet 20 Ma. -%) ca. 80 Ma. -% Kohlenwasserstoffe Sicherheitstechnik: obere und untere Explosionsgrenze

Einfluss von O 2 -Gehalten im Spülgas sowie Modultemperatur (IEC)

Maßstabsübertragung auf Pyrolyseofen (IWTT)

Temperaturverteilung im Modul (IWTT) Problem: Auftreten thermischer Spannungen Problemlösungen: - Einstellung eines optimierten Temperaturgradienten - Steuerung von Aufheizregime und lokal kontrollierter Ablauf der Pyrolyse T [°C] Erhöhung der Ausbeute

Materialauswahl für Nachverbrennungsofen (ITUA) Analyse Pyrolysegas Werkstoffauswahl Pyrolyseprodukte von PVF Gleichgewichtsmodellierung für Verwendung von Al 2 O 3

Schichtabtrag (IAC) FT-IR -CHx KOH/H 2 O 2 -CHx XRD HNO 3; HF Al, Ag + KOH Pb-Borosilikat RFA HF oder KOH Ti. Ox oder HF Si 3 N 4 Si Si

Oberflächenqualitäten (IAC) 1 – schwache Politur 2 - Politur 3 – Übergang Politur-Struktur 4 – Struktur (Gräben, Löcher) 5 4 6 3 2 5 – Struktur (Mattbeize) 1 6 - neutral

Zusammenarbeit Abgaszusammensetzung IEC va DS ria ble W afe rob Prozessbedingungen erf lä ch e Prozesshypothese Ätzprozess. Steuerung und Kontrolle s a bg A e r fen ; e m gi Ga sa na ly se n O IWTT Up-Scaling der Bäder „heile“ Wafer mit konstanter, nivellierter Oberflächensituation IAC