Aurinkopaneelien kierrätys

1. Sanna-Mari Nevala
Metallifoorumi II, 20.9.2016
Porin yliopistokeskus
Aurinkopaneelien kierrätys

2. Aurinkopaneelien
virrankeräysnauhojen pinnoitus
sähkökemiallisin menetelmin

3. Aurinkoenergia ja kestävä kehitys
• Aurinkopaneelit sisältävät kriittisiä ja
vaarallisia metalleja.
• Aurinkokennojen tuotanto kuluttaa
runsaasti energiaa.
• Kierrätysratkaisuja ei vielä ole!
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016

4. Virrankeräysnauha
Lähde: Yang et al. Kao.2014

5. Tehokkaammat lyijyttömät
virrankeräysnauhat
• Vismuttitina-pinnoitus
• Bi52Sn48
• Tehokkuuden
parantaminen
urituksella
Lähde: Luvata
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016

6. Liuos
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016
SnSO4 (M) Bi(NO3)3 (M) H2SO4 (M)
Liuos 1 0,3 0,02 1,9
Liuos 2 0,15 0,02 1,9
Lähde: Heong et al. 2012

7. Laitteisto ja menetelmät
• Elektrolyysikenno
• Katodi: Kuparilanka
(virrankeräysnauha)
• Anodi: Platina
• Referenssielektrodi:
SSE (Hg/Hg2SO4)
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016

8. 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 II 20.9.2016

9. Ensimmäisen kylvyn tuloksia
• Mustaa
pulveria
• Pinnoite
lähinnä urissa
• XRF-analyysi
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016
15 min, 23 mA/cm2, SnSO4 0,3 M
15 min, 1 mA/cm2, SnSO4 0,15 M
30 min, 1 mA/cm2, SnSO4 0,15 M

10. Virta-jännite –kuvaaja

11. Syklinen Voltametria

12. Liuos 2
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

13. SEM-EDS –analyysi
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016
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

14. Jatkosuunnitelmat
• Toimivan kylvyn ja muiden parametrien
selvittäminen
• Kylpy 1:
– Lisäaineet
– Matalammat virrantiheydet
• Kylpy 2:
– Typpipuhallus
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016

15. Liiketoimintamahdollisuudet
• Lyijyttömät ja tehokkaammat
virrankeräysnauhat
• Aurinkopaneelimurskan käsittely
kuparintuotannossa
• Kannattaa olla edelläkävijä!
Sanna-Mari Nevala Metallifoorumi II 20.9.2016

16. Kiitos!