Aurinkopaneelien kierrätys

1. Sanna-Mari Nevala
Metallifoorumi III, 13.12.2016
Porin yliopistokeskus
Aurinkopaneelien kierrätys

2. Aurinkopaneelien
virrankeräysnauhojen
sähkökemiallisen pinnoituksen
liiketoimintamahdollisuudet

3. Aurinkoenergia ja kestävä kehitys
• Aurinkopaneelit sisältävät kriittisiä ja
vaarallisia metalleja.
• Aurinkokennojen tuotanto kuluttaa
runsaasti energiaa.
• Kierrätysratkaisuja ei vielä ole!
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
1

4. Virrankeräysnauha
Lähde: Yang et al. Kao.2014
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
2

5. Tehokkaammat lyijyttömät
virrankeräysnauhat
• Vismuttitina-pinnoitus
• Bi52Sn48
• Tehokkuuden
parantaminen
urituksella
Lähde: Luvata
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
3

6. Laitteisto ja menetelmät
• Elektrolyysikenno
• Katodi: Kuparilanka
(virrankeräysnauha)
• Anodi: Platina
• Referenssielektrodi:
SSE (Hg/Hg2SO4)
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
4

7. Haasteet
• Tinalla ja vismutilla on suuri
tasapainopotentiaaliero:
– Bi3+/Bi: - 320 mV vs. SSE
– Sn2+/Sn: - 780 mV vs. SSE
– Sn2+/ Sn4+: - 490 mV vs. SSE
2Bi3+ + 3Sn  2Bi + 3Sn2+
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
5

8. Liuos 1
Bi2O3
(M)
HClO4
(M)
0,05 6,5
0,01 1,6
DTPA
(M)
NH3
(M)
0,3 1,5
0,08 1,3
Lähde: Sadana et al. 1986
SnSO4
(M)
H2SO4
(M)
0,02 2,5
0,006 0,2
• Typpipuhallus
• Matalampia virrantiheyksiä
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
6

9. Liuos 1 tuloksia (1/2)
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
Cu (p-%) Sn (p-%) Bi (p-%) Yhteensä
1 0,6 1,7 97,7 100
2 0,5 1,9 97,6 100
3 0,4 1,4 98,3 100
4 0,5 1,6 97,9 100
7

10. Liuos 1 tuloksia (2/2)
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
Cu (p-%) Sn (p-%) Bi (p-%) Yhteensä
1 0,6 1,7 97,7 100
2 0,5 1,9 97,6 100
3 0,4 1,4 98,3 100
4 0,5 1,6 97,9 100
Cu (p-%) Sn (p-%) Bi (p-%) Yhteensä
1 0 0,5 98,5 100
2 0 0,6 99,4 100
3 0,02 0,5 99,5 100
4 0,3 0,5 99,2 100
8
2Bi3+ + 3Sn  2Bi + 3Sn2+

11. Liuos 2
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016
Lähde: Heong et al. 2012
• Matalammat virrantiheydet
• Lisäaineen käyttö
• SnSO4 konsentraatio
SnSO4 (M) Bi(NO3)3 (M) H2SO4 (M)
X 0,02 1,9
9

12. Liuos 2 tuloksia (1/3)
Cu p-% Sn p-% Bi p-% Yhteensä
1 4,7 1,1 94,3 100
2 5,2 0,9 93,9 100
3 5,0 0,8 94,2 100
4 12,7 1,2 86,1 100
5 5,7 1,1 93,2 100
Koeolosuhteet:
SnSO4 0,3 M
0,4 mA/cm2
Typpipuhallus
2 h
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
10

13. Liuos 2 tuloksia (2/3)
Cu p-% Sn p-% Bi p-% Yhteensä
1 1,2 2,6 96,2 100
2 0,5 2,7 96,8 100
3 1,2 2,6 96,2 100
4 0,7 2,3 97,0 100
5 1,6 3,9 94,5 100
Koeolosuhteet:
SnSO4 0,4 M
1 mA/cm2
Typpipuhallus
2 h
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi III 13.12.2016
11

14. Liuos 2 tuloksia (3/3)
Cu p-% Sn p-% Bi p-% Yhteensä
1 6,0 17,5 76,6 100
2 10,3 4,2 85,4 100
3 17,3 6,0 76,6 100
4 14,2 7,1 78,7 100
Koeolosuhteet:
SnSO4 0,3 M
0,5 mA/cm2
15 min
Hydrokinoni
Lähde: Goh et al. 2013
12

15. Jatkosuunnitelmat
• Liuos 2 kokeita lisää
hydrokinonin kanssa
– Typpipuhallus
– Liuoskonsentraatioiden
optimointia
• Aurinkopaneelimurskan
kierrätys mahdollisuudet
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016
13
Lähde: Kuusakoski

16. Liiketoimintamahdollisuudet
• Lyijyttömät ja tehokkaammat
virrankeräysnauhat
• Aurinkopaneelimurskan käsittely
kuparintuotannossa
• EVA:n korvaaminen
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016
14

17. Kiitos!