Separation av material i solcellspaneler

Sammanfattning: Den snabbt ökande användningen av solcellspaneller innebär stora påfrestningar på miljön efter att dessa kasseras. Uttjänta solcellspanelerna kräver stora markarealer för deponi av avfallet samtidigt som det finns risk för utsläpp av bland annat bly som har negativ påverkan på miljön. Dessutom innehåller solcellspaneler värdefulla material som metaller, kisel och glas som har potential att återvinnas. En effektiv återvinning av panelerna är nödvändig för långsiktig och hållbar utveckling av energiförsörningssystem.  Avsikten med detta arbete är att hitta lämpliga separationsmetoder för material som vanliga typer av solcellspaneler består av inför återvinning av dessa. Metoderna som används är litteraturstudier, experiment och konceptval. Initiativet till detta arbete kommer från E.ON som vill återvinna solcellspaneler efter att dessa är använda och uttjänta hos deras kunder. Panelerna som undersöks i detta arbete består av aluminiumram, en glasskiva, ett lager solceller som kapslats in i härdplasten EVA, en baksida av plasten PVF samt ledningar och annan elektronik. Experiment avseende olika uppvärmnings processerar och mekaniska metoder genomförs. Uppvärmnings processerna omfattar två olika processer som syftar till att hitta lämpliga temperaturintervaller för att separera materialen i solcellspaneler. De mekaniska metoder som undersökts innefattar valsning, krossning, centrifugering och delaminering. Konceptval innefattar konceptgenerering och konceptframtagning som poängsätts. Poängsättningen  byggs på resultat från egna experiment och information från tekniska och vetenskapliga källor. Genom att använda metoderna i det vinnande konceptet är det möjligt att separera materialen i solcellspaneler som sedan kan skickas vidare till återvinningen. Först tas kopplingsboxen och kablarna bort. Solcelsspanelen värms upp och placeras i en pressmaskin som pressar ut aluminiumramen från sina fästen. Glaset på skiktet tas bort med delamineringsprocessen. Skiktet värms upp i 600 °C för att förbränna EVA och PVF. Efter förbränningen hammarkrossas skiktet som sedan läggs i ett vattenbad för bortsköljning av askan efter förbränningen. Slutligen används vibrationsfiltrering för att separera halvledarbaserat kiselmaterial från metalltrådar. Problemen med separation av materialen beror till stor del på EVA (etenvinylacetat). Det rekommenderas att hitta alternativa inkapslingsmedel istället för EVA. Tillverkning av solcellspaneler bör regleras så att tillverkarna kan använda material som gynnar och underlättar återvinning av solcellspaneler.