Solarstrom

Verbundprojekt Rückgewinnung von Solarsilizium bei der Solar-Wafer-Produktion - Vakuumbehandlung des Sägeschlamms

In Photovoltaikanlagen zur Solarstromerzeugung kommen hauptsächlich multikristalline Siliziumwafer zum Einsatz, die aus Silizium-Blöcken gesägt werden. Dabei fallen erhebliche Mengen von Sägeschlamm an. Die Untersuchungen des Forschungsprojektes geben Aufschluss über die Eignung der Vakuumbehandlung des Schlamms zur Rückgewinnung von Solarsilizium aus dem Sägeprozess.

 

Zusammenfassung

Zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland trägt die Photovoltaik,  insbesondere aus multikristallinem Silizium, einen zunehmenden Anteil bei. Zur Herstellung der Solarwafer werden Siliziumblöcke mit Bandsägen unter Hilfe von Siliziumcarbid-Schleifkörnern und PEG-Kühlmittel (Polyethylenglykol) zersägt. Der dabei anfallende Schleifschlamm beträgt ca. 50% der eingesetzten Siliziummasse und geht im Herstellungsprozess verloren. Dadurch entstehen nicht nur hohe Abfallmengen sondern auch erhebliche Materialverluste. Wissenschaftliches Arbeitsziel des  Forschungsprojektes  ist daher die Rückgewinnung von Solarsilizium  (SoG-Si) aus dem Sägeschlamm. Hierbei untersucht das Teilvorhaben zum Einen die Eignung des direkten Stromdurchgangs in einem Vakuumretortenofen zur Destillation des Kühlmittels im Sägeschlamm. Weiterhin werden verschiedene Reinigungs- und Separationsschritte zur Abtrennung von Silizium untersucht.

 

Ergebnisse

  • Eine Rückgewinnung des im Sägeschlamm verbliebenen PEG-Kühlmittels war mit der vakuum-thermischen Destillation nicht zielführend, da während der Behandlung eine Änderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des abgetrennten PEG stattfindet.  
  • Unter Einhaltung der theoretisch ermittelten physikalischen Prozessparameter kann Si-Carbid aus dem Sägeschlamm unter  Nutzung von Hilfsstoffen (SiO2 /Si) schmelzmetallurgisch behandelt  und partiell zum Zielprodukt Siliziummetall umgesetzt werden. Durch Teilreaktionen im Prozessverlauf wird allerdings die Umsetzungsrate beträchtlich begrenzt.
  • Metallische  und  organische Verunreinigungen können prinzipiell  vakuummetallurgisch durch Verdampfung und gezielte Segregation  bei  der Abkühlung verringert werden.
  • Da die technologischen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Separation des Siliziums nicht auf dem vorgeschlagenen Wege ermittelt werden konnten, kann keine Aussage über die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens getroffen werden.
  • Die Einsparung von Material und Vermeidung von Abfall bei der Solarwafer- Herstellung durch die Rückgewinnung von Solarsilizium mittels der im Projekt untersuchten Verfahren ist daher nicht wie erwartet möglich.

Projektbeteiligte

Durchführende Institution

ACCUREC-Recycling GmbH

Kooperationspartner

UVR-FIA GmbH

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Verbundprojekt "Rückgewinnung von Solarsilizium aus Fertigungsresten der Solar-Wafer-Produktion" – Teilvorhaben 2 Vakuumbehandlung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Projektnummer: 01RW0402

Projektzeitraum: 2004 - 2007

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Dr.-Ing. Weyhe

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)