title: Εκχύλιση αργύρου με υδροθερμική επεξεργασία από πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά πάνελς στο τέλος του κύκλου ζωής τους
title: Hydrothermal extraction of silver from polycrystalline photovoltaic panels waste
Creators: name: Λαγουδακης Εμμανουηλ
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Η πρώτη μεγάλης κλίμακας εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πλαισίων πρώτης γενιάς πραγματοποιήθηκε γύρω στο 2000, και δεδομένης της τυπικής διάρκειας ζωής ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου περίπου 20 έως 25 χρόνια, σύντομα θα προκύψει το πρόβλημα της διαχείρισης των πολλών αποβλήτων πολυκρυσταλλικών φωτοβολταϊκών πλαισίων. Η ανακύκλωση των επιμέρους υλικών των φωτοβολταϊκών πάνελ θα πρέπει να θεωρείται εξαιρετικά σημαντική εξαιτίας αυτού του γεγονότος. Η ποσότητα και η ποιότητα των υλικών που μπορούν να ανακτηθούν με τις προτεινόμενες τεχνικές ανακύκλωσης αποτελούν βασικούς παράγοντες για την οικονομική βιωσιμότητα. Λόγω του ευρέος φάσματος των συστατικών που απαντώνται σε ένα πάνελ, η ανακύκλωση των ηλιακών πλαισίων πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι μια περίπλοκη διαδικασία. Λόγω της μεγάλης δυσκολίας ανακύκλωσης των κυψελών c-Si, τα περιζήτητα στοιχεία όπως το αλουμίνιο και ο άργυρος γίνονται όλο και πιο επωφελή για τη βελτίωση της οικονομικής σκοπιμότητας της ανακύκλωσης. Τα φωτοβολταϊκά πάνελ χρησιμοποιούν τον άργυρο, ο οποίος εντοπίζεται κυρίως στο στρώμα ημιαγωγού των φωτοβολταϊκών μονάδων πρώτης γενιάς. Για το λόγο αυτό, στη συγκεκριμένη εργασία εξετάστηκαν πειραματικές συνθήκες αναφορικά με την βέλτιστη δυνατή ανάκτηση του αργύρου από τα πολυκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά απόβλητα 1ης γενιάς. Ο σκοπός αφορούσε την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών για την υδροθερμική και τη  θερμική μέθοδο όπου ο άργυρος ανακτάται πλήρως από το πάνελ. Ειδικότερα, εφαρμόστηκε η χειρωνακτική και η θερμική προεπεξεργασία όπως αναφέρεται και σε παλαιότερες μελέτες με μικρές διαφοροποιήσεις ως προς τις συνθήκες διεξαγωγής. Στη συνέχεια, υλοποιήθηκε η υδροθερμική επεξεργασία με τη χρήση HNO3 ως εκχυλιστικό αντιδραστήριο, μέθοδος που πρώτη φορά εφαρμόστηκε, για την ανάκτηση αργύρου από φωτοβολταϊκά απόβλητα, και επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με τη θερμική επεξεργασία με υποβοηθούμενη ανάδευση. Κύρια διαπίστωση από την παρούσα μελέτη, αφορά την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων αναφορικά με το στάδιο της προεπεξεργασίας, χωρίς ωστόσο να προκύπτουν τα βέλτιστα επιθυμητά αποτελέσματα για την υδροθερμική επεξεργασία, καταγράφοντας μέγιστο ποσοστό εκχύλισης αργύρου ίσο με 88,45%. Αναφορικά με τη θερμική μέθοδο, τα αποτελέσματα ήταν συγκρίσιμα, καθώς σε ορισμένες συνθήκες ο άργυρος ανακτήθηκε πλήρως, καταγράφοντας σε τρεις πειραματικές μετρήσεις ποσοστά εκχύλισης ίσα με 100%.

description: The first large-scale installation of first-generation photovoltaic panels took place around 2000, and since the typical lifetime of a photovoltaic panel is predicted to be around 20 to 25 years, the issue of managing the large scale quantities of polycrystalline photovoltaic panels waste will soon arise. Thus, the recycling of individual PV panel materials should be considered extremely important. The quantity and quality of materials that can be recovered by the proposed recycling techniques are key factors for economic viability. Due to the wide range of components found in a panel, the recycling of polycrystalline silicon solar panels is a multi- stage process. Pure silicon, which can be recovered from the spent components, is the most important material from an economic point of view, mainly due to the large amount within the panel. Due to the great difficulty of recycling c-Si cells, elements such as aluminum and silver are becoming increasingly beneficial to improve the economic feasibility of recycling. Photovoltaic panels use also silver, which is mainly found in the semiconductor layer of first- generation photovoltaic modules.
In this work, experimental conditions were investigated regarding the optimal recovery of silver from polycrystalline photovoltaic waste of the 1st generation. The aim was to find the optimal conditions for the hydrothermal and thermal methods to extract silver from the panel. In particular, manual and thermal pretreatment were applied as reported in previous studies with slight variations. Then, hydrothermal treatment using HNO3 as extraction agent for silver recovery from photovoltaic waste was implemented, and then, thermal treatment stirring were carried out.
The primary finding of the current study is the validation of the results for the pre-treatment phase, however hydrothermal extraction of silver was not very efficient, marking 88,45%. The thermal treatment was effective since silver was completely extracted in three cases.