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

Kiitos!

sanna-mari.nevala@aalto.fiAalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Kemian tekniikan ja metallurgian laitos