[发明专利]用于回收碲化镉(CdTe)的系统和方法

说明书

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(1.1eV)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。