专利名称：用于回收碲化镉(CdTe)的系统和方法
技术领域：
本文所公开的主题一般地涉及用于从部件回收金属半导体材料的回收系统和方法的领域。更特别地，本发明涉及用于从光伏(PV)模块的制造中所用的系统部件回收碲化镉(CdTe)的系统和方法。
背景技术：
基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)的薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能电池板”)作为光反应器件在工业上正在赢得广泛的认可和兴趣。CdTe是具有特别适合于将太阳能(阳光)转换成电力的特性的半导体材料。例如，CdTe具有大约1. 45eV的能带隙，这使得与历史上用在太阳能电池应用中的较低带隙(l.leV)的半导体材料相比，其能够从太阳光谱转换更多的能量。并且，与较低带隙的材料相比，CdTe在较低或漫射光条件下转换辐射能，并且因而与其它常规材料相比在白天期间或低光(多云)条件下具有更长的有效转换时间。使用CdTePV模块的太阳能系统通常被认为在所产生的功率的每瓦特成本方面是商业可获得系统中最具成本效益的。然而，尽管CdTe有多种优点，太阳能作为工业或民用电力的补充来源或主要来源的可持续商业开发和认可取决于大规模并以成本经济的方式生产高效PV模块的能力。CdTe是相对昂贵的材料，并且有效利用这种材料是PV模块生产中的主要成本因素。不管沉积系统或方法的类型如何，将不可避免地会“浪费掉”一定程度的CdTe材料，因为它不沉积到PV模块上。例如，材料可镀覆(即凝结)在处理设备上，包括护罩、输送器、 容器等。此材料的回收和再循环是工业中的关键考虑。另外，CdTe (且通称为Cd)被认为是危险材料，并且用于包含CdTe的部件的处置需求是十分严格的，并且明显增加PV模块生产的总成本。减少这些危险材料部件的量是另一个主要的考虑。各种参考文献总体上讨论了用于从废料金属且尤其是PV模块移除Cd的系统和技术。例如，美国专利5405588号描述了用于回收Cd的化学方法，其中包含Cd的废料与碳酸铵溶液混合，以形成水溶性氨络物，该水溶性氨络物然后被脱水以形成碳酸镉的第二混合物。该第二混合物被进一步处理，以便以硫化镉的形式回收镉。美国专利5897685号、美国专利5779877号和美国专利6129779号均涉及用于从废料PV模块回收金属(比如CdTe) 的化学方法。尽管这些过程可能有效用，但它们涉及相对复杂的需要酸和贵重的难以处理的其它流体的化学过程，并且造成它们自身的环境危害和处置问题。美国专利5437705号描述了用于从Ni-Cd电池回收镉和镍的方法和系统，其中，废料电池组和电池部件在甑式炉中以有效的温度和时间被加热从而蒸发镉。被蒸发的镉被导入凝结室，其中镉被凝结成液体形态并引入模具中。该室是延长的管状部件，其中温度沿该室的长度以逐渐降低的水平维持，且最低的温度位于室的出口处。模具处的温度被维持成足够高，以确保镉以液体形态存储在模具中足够长的时间，从而允许粉尘污染物上升到流体的顶部。该凝结系统和方法不适合CdTe回收，因为CdTe的独特特性不允许流体冷凝物的处理。
因此，存在对于改进的方法和系统的需要，该方法和系统独特地适于从用于PV模块生产的PV模块或部件有效而干净地回收CdTe。本发明涉及用于该目的的回收系统和方法。
发明内容
本发明的各方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者从该描述可变得明显， 或者通过对本发明的实践而获悉。根据本发明的一个实施例，提供了一种用于回收镀覆到光伏(PV)模块的制造中所用部件上的碲化镉(CdTe)的方法。该方法包括将部件置于真空炉中，然后抽吸真空并将炉中的温度升至对于使CdTe从部件上升华有效的水平。该温度和真空条件在炉内被保持在对于防止升华的CdTe镀覆到炉的内部部件上有效的水平。炉中所产生的升华的CdTe 扩散到收集构件上，该收集构件被保持在对于使升华CdTe镀覆到该收集构件上有效的温度下。该收集构件可在炉内或远离炉。例如通过机械摇动或使收集构件变形以使镀覆的 CdTe从收集构件上剥落，从而使镀覆的CdTe最终从收集构件上回收。该回收步骤可在炉内或远离炉发生。上述的回收方法的实施例的变型或改型在本发明的范围和精神内，并可在本文进
一步描述。本发明也包括用于回收已镀覆到光伏(PV)模块的制造中所用的部件上的碲化镉 (CdTe)的系统实施例。在特定实施例中，系统包括真空炉，该真空炉配置成用于维持真空并加热到对于将CdTe从置于炉内的部件上升华开有效的温度。收集构件被设置成使得在炉中产生的升华的CdTe扩散到收集构件上，该收集构件被保持在对于使升华的CdTe镀覆到该收集构件上有效的温度下。该收集构件可置于炉内或远离炉，并可被冷却以增强镀覆过程。该收集构件被进一步配置成用于后续处理，以例如通过机械摇动或变形以使被镀覆的 CdTe从收集构件上剥落或分离，从而移除和收集CdTe。用于此收集过程的收集构件可从炉 (或远离位置)移除。上述系统的实施例的变型或改型在本发明的范围和精神内，并可在本文中进一步讨论。本发明的这些和其它特征、方面和优点在参考下面的描述和所附权利要求后将更好地理解。
在本说明书阐述了本发明的完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参考了附图，其中图1是根据本发明各方面的系统的一个实施例的示意性视图；图2是根据本发明各方面的系统的备选实施例的示意性视图；图3是根据本发明的系统的另一实施例的顶视平面视图；图4是根据本发明的方法的一个实施例的方块图。部件列表
权利要求
1.一种用于回收已经镀覆到诸如在PV模块的制造中所用部件的部件(12)上的碲化镉 (CdTe)的方法，所述方法包括将所述部件定位在真空炉(14)中；抽吸真空并将所述炉中的温度升高至对于从所述部件上使CdTe升华开有效的水平；将所述炉内的温度和真空条件保持在对于防止升华的CdTe镀覆到所述炉的内部部件上有效的水平；允许在所述炉中产生的所述升华的CdTe扩散到收集构件(16，18)上，所述收集构件 (16，18)被保持在对于使所述升华的CdTe镀覆到所述收集构件上有效的温度下；以及从所述收集构件移除镀覆的CdTe。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集构件(16)置于所述炉(14)内，并被维持为所述炉内最冷的部件。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集构件(16)设置成远离所述炉 (14)，并且所述升华的CdTe扩散出所述炉到达所述收集构件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，附加的收集构件(18)配置成远离所述炉 (14)，所述方法还包括在所述收集构件之间交替，使得其中一个收集构件用来收集正在所述炉中升华的CdTe，同时另一个收集构件被处理以移除镀覆在其上的CdTe。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用循环冷却介质(30)主动地冷却所述收集构件。
6.一种用于回收已经镀覆到诸如在PV模块的制造中所用部件的部件(12)上的碲化镉 (CdTe)的系统(10)，所述系统包括真空炉(14)，其配置成用于维持真空并被加热到对于从置于所述炉内的部件上使 CdTe升华开有效的温度；以及收集构件(16，18)，其设置成使得在所述炉中产生的升华的CdTe扩散至所述收集构件，所述收集构件能够被保持在对于使所述升华的CdTe镀覆到所述收集构件上有效的温度下；其中，所述收集构件配置成用于进一步处理，以收集镀覆到所述收集构件上的CdTe。
7.如权利要求6所述的系统(10)，其特征在于，所述收集构件(16)设置于所述炉(14) 内，并在所述炉内被保持为最冷的部件，所述收集构件能够从所述炉移除，用于镀覆到所述收集构件上的CdTe的后续移除。
8.如权利要求6或7所述的系统(10)，其特征在于，所述收集构件(16)包括与冷却的底座构件(28)可移除地配套的托盘(26)，并且还包括与所述冷却的底座构件配套的冷却介质流系统(30)。
9.如权利要求6或7所述的系统(10)，其特征在于，所述收集构件(16)设置成远离所述炉(14)，并且所述升华的CdTe扩散出所述炉到达所述收集构件，并且还包括配置成远离所述炉的附加的所述收集构件(18)，所述收集构件能够交替地与所述炉隔离，使得其中一个所述收集构件用来收集正在所述炉中升华的CdTe，同时另一个所述收集构件被处理以移除镀覆在其上的CdTe。
10.如权利要求6或7所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)还包括输送器 (34)，所述输送器(34)配置成通过真空闸将所述部件(12)移入和移出所述炉(14)，而不中断所述炉内的真空和加热过程。
全文摘要
本发明涉及用于回收碲化镉(CdTe)的系统和方法，具体而言，本发明提供了一种用于回收已镀覆到诸如光伏(PV)模块的制造中所用部件的部件(12)上的碲化镉(CdTe)的系统(30)和相关方法。该系统包括真空炉(14)，其配置成用于保持真空并加热到对于从置于炉中的部件使CdTe升华开有效的温度。设置收集构件(16，18)，使得在炉中产生的升华的CdTe扩散到收集构件。该收集构件被保持在对于使升华的CdTe镀覆到收集构件上有效的温度下。随后处理该收集构件以收集镀覆的CdTe。
文档编号C01B19/04GK102180447SQ201010616039
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者C·拉思维格 申请人:初星太阳能公司