专利名称：一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法
技术领域：
本发明涉及光伏组件回收技术领域，更具体的涉及一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法。
背景技术：
在传统能源逐渐枯竭，环境问题逐年加剧之际，新能源已逐渐成为各国能源战略的主流，其中，光伏产业在新能源中占据着重要地位。太阳能电池以半导体材料为媒介实现光和电的直接转换，当阳光照射到太阳能电池时，在没有机械传动和污染性副产物的情况下，将太阳光能直接转换成电能。目前光伏市场上，碲化镉薄膜太阳能电池已广泛投入于光伏发电。然而，碲化镉太阳能电池因含有碲和镉的成分，对环境具有潜在的污染隐患。因此，为了防止碲和镉对环境的污染，需对碲化镉薄膜太阳能电池进行无害化回收处理。太阳能电池回收处理后的副产品包括玻璃、电线、镉渣和碲渣等，均可实现循环再利用。通过回收工艺提高了资源的重复利用率，更重要的是避免了废旧组件有可能对环境造成污染的隐患。目前，碲化镉薄膜太阳能电池可采用气相法和液相法回收电池中的碲和镉组分。现有技术中采用气相法回收碲和镉的过程如下所述。首先将电池片破碎成小颗粒，然后在管式炉中加热至400°C将EVA (乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，一种密封材料)分解成CO2和H2O。而后将炉内抽空，充入氮气和氯气的混合气体，温度保持在450°C左右，其中氮气的分压为200mbar,氯气的分压为5mbar，以进行刻蚀过程，生成CdCl2和TeCl4气体。最后将CdCl2和TeCl4的混合气体通入第一个冷凝槽，温度降至350°C左右，使CdCl2冷凝沉淀；然后再通入第二个冷凝槽，温度降至150°C左右，使TeCl4冷凝沉淀。现有技术中采用气相法进行碲和镉的回收处理，运作条件要求高，整套系统的设备投入和运行成本较大。鉴于此，现有技术中通常采用液相法回收碲和镉，回收过程中首先将电池片破碎成小颗粒，然后用硫酸和双氧水的混合溶液下碲和镉组分。而后用树脂提取溶解液中的金属成分。然而，树脂提取金属过程中要严格控制溶液中的金属离子浓度和流速，一旦以上任何一个因素发生了变化，都会影响树脂的吸附效果，因此运行控制方面的要求相对较高。因此，采用现有技术中液相法进行碲和镉的回收实施较困难。此外，树脂在运行过程中会出现粉化的问题，粉化后的树脂基本就散失了处理能力，因此树脂的使用时限较短，造成了较严重的浪费。因此，如何克服现有技术中液相法较难实施的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，相对于现有技术中的液相法，其具有较高的可实施性。本发明提供的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，包括步骤:粉碎，将太阳能电池板进行粉碎，以破坏各膜层结构，使其完全裸露；溶解，采用酸性溶液溶解固态的硫化镉和碲化镉，形成含有碲离子和镉离子的第一溶液；过滤，采用过滤筛过滤第一溶液，以去除第一溶液中的玻璃和EVA的碎渣，形成第二溶液；添加碱性溶液，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.4-10.6的第三溶液；添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末，向第三溶液中添加浓度为8% -12%的聚合氯化铝溶液，且添加的聚合氯化铝溶液与第三溶液的体积比为0.8-1.2: 333，同时，添加活性炭粉末，活性炭粉末与第三溶液的质量比为0.5-2kg: 60T，形成第四溶液；DF膜过滤，采用DF膜过滤出第四溶液中絮状的碲化合物和镉化合物。优选地，步骤溶解中，采用的所述酸性溶液为双氧水和硫酸的混合溶液。优选地，所述硫酸浓度为2mol/L，所述硫酸与玻璃渣的液固比是0.5L/kg，所述双氧水与玻璃渣的液固比是20ml/kg，在50°C的温度条件下进行搅拌溶解lh。优选地，所述步骤过滤中，所述过滤筛为200目的过滤筛。优选地，所述步骤过滤包括:粗过滤，采用200目的过滤筛过滤第一溶液，初步去除第一溶液中的玻璃和EVA的碎渣；精过滤，采用过滤精度为IOum的过滤网进行过滤，进一步去除第一溶液中的玻璃和EVA的碎渣。优选地，所述步骤粗过滤和所述步骤精过滤所获得的玻璃和EVA的碎渣进行冲洗回收。优选地，所述步骤添加碱性溶液中，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.5的第三溶液。优选地，所述步骤添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末中，添加的聚合氯化铝溶液的浓度为10%，且添加的聚合氯化铝溶液与第三溶液的体积比为1: 333。优选地，所述步骤添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末中，添加的活性炭粉末与第三溶液的质量比为Ikg: 60T。优选地，所述步骤添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末中，添加的活性炭粉末为200目的活性炭粉末。本发明提供的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，包括步骤:粉碎，将太阳能电池板进行粉碎，以破坏各膜层结构，使其完全裸露；溶解，采用酸性溶液溶解固态的硫化镉和碲化镉，形成含有碲离子和镉离子的第一溶液；过滤，采用过滤筛过滤第一溶液，以去除第一溶液中的玻璃和EVA的碎渣，形成第二溶液；添加碱性溶液，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.4-10.6的第三溶液；添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末，向第三溶液中添加浓度为8% -12%的聚合氯化铝溶液，且添加的聚合氯化铝溶液与第三溶液的体积比为0.8-1.2: 333，同时，添加活性炭粉末，活性炭粉末与第三溶液的质量比为0.5-2kg: 60T，形成第四溶液；DF膜过滤，采用DF膜过滤出第四溶液中絮状的碲化合物和镉化合物。需要说明的是，在含有碲离子和镉离子的第二溶液中加入碱性溶液，第二溶液呈碱性时，締尚子和镉尚子发生絮凝，当溶液PH值为10.4-10.6时,締尚子和镉尚子发生大量絮凝。而后向第三溶液中添加浓度为8% -12%的聚合氯化铝溶液，应当理解，在碱性环境中放入聚合氯化铝溶液，溶液中会产生Al (OH)3, Al (OH)3能够吸附捕捉碲离子和镉离子与喊溶液反应广生的絮凝状固态物质，使得含有締和铺的固态物质不断聚集。而后，米用DF膜对第四溶液进行过滤，滤除含有碲和镉的固态物质。本领域人员可以理解的是，DF膜为一种微滤膜，其能够有效将第四溶液中的含有碲和镉的固态物质滤出。需要说明的是，第四溶液中添入活性炭粉末，且活性炭粉末与第三溶液的质量比为0.5-2kg: 60T，活性炭粉末可有效吸附第四溶液中的有机物，以避免该些有机物堵塞DF膜的虑孔，同时，活性炭粉末具有清洗DF膜的作用，有效延长DF膜的使用寿命。显然，本发明提供的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，不需对碲离子和镉离子的浓度及流速进行严格控制即可将碲和镉进行回收，具有较高的可实施性。
图1为本发明具体实施方式
中碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法流程图。
具体实施例方式本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，相对于现有技术中的液相法，其具有较高的可实施性。下面将结合本发明附图和实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参考图1，图1为本发明具体实施方式
中碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法流程图。本发明提供的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，包括步骤:粉碎，将太阳能电池板进行粉碎，以破坏各膜层结构，使其完全裸露；溶解，采用酸性溶液溶解固态的硫化镉和碲化镉，形成含有碲离子和镉离子的第一溶液；过滤，采用过滤筛过滤第一溶液，以去除第一溶液中的玻璃和EVA的碎渣，形成第二溶液；添加碱性溶液，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.4-10.6的第三溶液；添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末，向第三溶液中添加浓度为8% -12%的聚合氯化铝溶液，且添加的聚合氯化铝溶液与第三溶液的体积比为0.8-1.2: 333，同时，添加活性炭粉末，活性炭粉末与第三溶液的质量比为0.5-2kg: 60T，形成第四溶液；DF膜过滤，采用DF膜过滤出第四溶液中絮状的碲化合物和镉化合物。
需要说明的是，太阳能电池板主要包括玻璃板、EVA(—种胶)、碲金属和镉金属等。粉碎前，需去除太阳能电池板上的接线盒及其他的配件，将整块组件破碎成2-3_的玻璃渣，完全破坏组件各层的结构，特别是要将两层玻璃中间的EVA和玻璃分离开，这样便于后期的酸处理溶解过程。粉碎后，将电池板碎渣放入酸性溶液中，溶解固态碲化镉和硫化镉以形成碲离子和镉离子。需要说明的是，该酸性溶液可具体为双氧水和硫酸的混合溶液，当然，也可为其它酸性溶液和双氧水的混合溶液，比如硝酸溶液、盐酸溶液和双氧水的混合溶液等。本具体实施方式
所提供的硫酸浓度可为2mol/L，且硫酸与玻璃渣的液固比是0.5L/kg，双氧水与玻璃渣的液固比是20ml/kg，溶解时，在50°C的温度条件下进行搅拌溶解lh。溶解原理如下:CdTe (s) +3H2S04+3H202 — CdSO4 (aq) +Te (S04) 2 (aq) +6H20CdS (s) +H2S04+H202 — CdS04 (aq) +2H20+S (s)如此，进行溶解之后的第一溶液中含有大量的碲离子和镉离子。此外，需要说明的是，步骤添加碱性溶液中，向第二溶液中加入的碱性溶液可具体为氢氧化钠溶液，当然，也可以加入其它碱性溶液，比如，氢氧化钾等。第二溶液呈碱性时，締尚子和镉尚子发生絮凝，当溶液PH值为10.4-10.6时,締尚子和镉尚子发生大量絮凝。反应原理如下所述。CdSO4 (aq) +2Na0H (I) — Cd (OH) 2 (s) +Na2SO4 (aq)Te (S04) 2 (aq) +4NaOH (I) — Te (OH) 4 (s) +2Na2S04 (aq) Te (OH) 4 (s) TeO2 (s) +2H20 (g)而后向第三溶液中添加浓度为8% -12%的聚合氯化铝溶液，应当理解，在碱性环境中放入聚合氯化铝溶液，溶液中会产生Al (OH)3, Al(OH)3能够吸附捕捉碲离子和镉离子与碱溶液反应产生的絮凝状固态物质，使得含有碲和镉的固态物质不断聚集。采用DF膜对第四溶液进行过滤，滤除含有碲和镉的固态物质。本领域人员可以理解的是，DF膜为一种微滤膜，其能够有效将第四溶液中的含有碲和镉的固态物质滤出。需要说明的是，第四溶液中添入活性炭粉末，且活性炭粉末与第三溶液的质量比为0.5-2kg: 60T，活性炭粉末可有效吸附第四溶液中的有机物，以避免该些有机物堵塞DF膜的虑孔，同时，活性炭粉末具有清洗DF膜的作用，有效延长DF膜的使用寿命。显然，本具体实施方式
所提供的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，不需对碲离子和镉离子的浓度及流速进行严格控制即可将碲和镉进行回收，具有较高的可实施性。本具体实施方式
的优选方案中，所述步骤过滤中，采用过滤筛为200目的过滤筛，如此可将溶液中得玻璃和EVA碎渣进行过滤去除。进一步地，还克进行精过滤，采用过滤精度为IOum的过滤网对溶液再次进行过滤，进一步去除第一溶液中的玻璃和EVA的碎渣。如此有效提高了回收的金属的纯度。为了防止从酸性溶液中过滤出得玻璃和EVA的碎渣对环境造成污染，本具体实施方式
可将过滤所获得的玻璃和EVA的碎渣进行冲洗回收。如此，有效避免了玻璃和EVA的碎渣对环境造成污染的问题。另外，本具体实施方式
的另一优选方案，步骤添加碱性溶液中，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.5的第三溶液。当溶液PH为10.5时，溶液的上清溶液中镉离子的含量最低，即镉离子和碲离子大量反应形成了絮凝状物质，进而在添加聚合氯化铝溶液之后，更易使得碲和镉产生的固态物质凝聚。下面内容通过实验可验证溶液PH值为
10.5时，溶液的上清溶液中镉离子的含量最低。Cd (OH) 2 和 Te (OH) 4 的溶度积分别是 5.27 X 1(Γ15 和 3.0 X 1(Γ54，故当 Cd2+ 和 Te4+ 共存的情况下，Te4+优先与0Η_发生反应。当Cd2+和0Η_开始反应时，Te4+和0Η_基本反应完全。因此，在Cd2+和Te4+共存的情况下，只需要研究PH值对Cd2+沉淀的影响。配制含Cd浓度为1900ug/L的源水样，采7个IL的水样小试，以验证除镉的最佳PH值控制范围。通过控制不同的化学沉淀反应PH值，然后均投加2ml的10%聚合氯化铝
溶液，检测上清液含镉浓度。试验结果如下:
权利要求
1.一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，包括步骤: 粉碎，将太阳能电池板进行粉碎，以破坏各膜层结构，使其完全裸露； 溶解，采用酸性溶液溶解固态的硫化镉和碲化镉，形成含有碲离子和镉离子的第一溶液； 过滤，采用过滤筛过滤第一溶液，以去除第一溶液中的玻璃和EVA碎渣，形成第二溶液； 添加碱性溶液，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.4-10.6的第三溶液； 添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末，向第三溶液中添加浓度为8% -12%的聚合氯化铝溶液，且添加的聚合氯化铝溶液与第三溶液的体积比为0.8-1.2: 333，同时，添加活性炭粉末，活性炭粉末与第三溶液的质量比为0.5-2kg: 60T，形成第四溶液； DF膜过滤，采用DF膜过滤出第四溶液中絮状的碲化合物和镉化合物。
2.如权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，步骤溶解中，采用的所述酸性溶液为双氧水和硫酸的混合溶液。
3.如权利要求2所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述硫酸浓度为2mol/L，所述硫酸与玻璃渣的液固比是0.5L/kg，所述双氧水与玻璃渣的液固比是20ml/kg，在50°C的温度条件下进行搅拌溶解lh。
4.如权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤过滤中，所述过滤筛为200目的过滤筛。
5.如权利要求4所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤过滤包括: 粗过滤，采用200目的过滤筛过滤第一溶液，初步去除第一溶液中的玻璃和EVA碎渣；精过滤,采用过滤精度为IOum的过滤网进行过滤，进一步去除第一溶液中的玻璃和EVA碎渣。
6.如权利要求5所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤粗过滤和所述步骤精过滤所获得的玻璃和EVA的碎渣进行冲洗回收。
7.如权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤添加碱性溶液中，向第二溶液中加入碱性溶液，直至形成PH值为10.5的第三溶液。
8.如权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末中，添加的聚合氯化铝溶液的浓度为10%，且添加的聚合氯化铝溶液与第三溶液的体积比为1: 333。
9.如权利要求8所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末中，添加的活性炭粉末与第三溶液的质量比为Ikg: 60T。
10.如权利要求1所述的一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，其特征在于，所述步骤添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末中，添加的活性炭粉末为200目的活性炭粉末。
全文摘要
本发明公开了一种碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，包括步骤粉碎，溶解，过滤，添加碱性溶液，添加聚合氯化铝溶液和活性炭粉末及DF膜过滤。如此，本发明公开的碲化镉薄膜太阳能电池的回收处理方法，相对于现有技术中的液相法，具有较高的可实施性。
文档编号H01L31/18GK103199147SQ20121000658
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者樊军良, 徐韬 申请人:龙焱能源科技(杭州)有限公司