[发明专利]从CIGS太阳能薄膜电池腔室废料中回收有价金属的方法

说明书

本发明提供一种从CIGS太阳能薄膜电池腔室废料中回收有价金属的方法，属于资源二次利用技术领域。该方法将铜铟镓硒(CIGS)太阳能薄膜电池废料破碎、细磨后进行氨浸；氨浸液萃取、电积后可得电解铜；氨浸渣再碱浸，碱浸液经过电解、提纯可分离镓；碱浸渣再酸浸，酸浸渣可返回原料，将SO₂通入酸浸液可还原硒，还原硒后滤液再还原便可提取铟，粗铟再提纯可得高纯铟。本发明为综合回收CIGS太阳能薄膜电池腔室废料中的铜、铟、镓、硒提供了一种新的工艺思路，采用本方法Cu、In、Ga、Se回收率均可达到95％以上，实现四种有价元素的高效选择性浸出，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及资源二次利用技术领域，特别是指一种从CIGS太阳能薄膜电池腔室废料中回收有价金属的方法。

背景技术

低碳环保是人类可持续发展的必由之路，为了实现这个目标，需要发展新能源来替代现有的传统化石能源。太阳能光伏发电在新能源中占有重要的一席之地；薄膜太阳能电池成为光伏行业的发展趋势；而CIGS薄膜太阳能电池是当前光电转换效率最高的薄膜太阳能电池。CIGS被选作为高效太阳能电池的吸收层是由于其材料本身具有诸多优点。首先，通过调节Ga的含量，可以使CIGS的禁带宽度在1.04～1.67eV内连续调整，以得到所需要的吸收层材料。再者，CIGS是一种直接带隙半导体，其可见光吸收系数高达10⁵cm^-1数量级。相较于Si薄膜需要200μm以上的厚度，CIGS只需要2～3μm的厚度即可，节省了原料成本。CIGS薄膜太阳能电池成本低、性能稳定、轻柔便携、透光性较好、适用性强，可以设计成任意尺寸和功率，其应用范围越来越广。

CIGS薄膜太阳能电池生产量和应用量逐年增加，庞大的生产量和应用量必将产生庞大的报废量，从绿色经济环保以及可持续发展的角度出发，为有利于铟、镓和硒等稀有金属和重金属铜的持续利用，需要将其进行分离并分别回收，以方便进一步地循环利用，以保证铜铟镓硒薄膜太阳能电池材料的可持续发展。铜铟镓硒废料的回收方法主要有酸溶解法、萃取法、氧化蒸馏法等湿法或火法精炼组合方法。

公开号为CN102296178A的中国专利申请中公开了一种铜铟镓硒的回收方法。该方法首先利用盐酸与过氧化氢的混合溶液来溶解包含铜铟镓硒的金属粉体，在使用肼分离出硒后，以铟金属置换出铜，最后通过支撑式液膜(SLM)结合分散反萃液将铟与镓分离。然而该方法金属的浸出率并不高，用盐酸和双氧水溶解CIGS废料容易产生污染环境的有毒气体氯化氢和氯气等，反应过程也很激烈，且还原硒使用的水合肼也毒性较强，操作过程较危险，也容易造成环境污染；用铟置换铜还会导致回收成本高，经济性差，不利于工业化生产；同时SLM液膜技术分离镓操作难度大，生产流程复杂，成本高，不适合规模化生产。

美国专利US5779877将废弃的铜铟硒太阳能电池废料破碎、盐酸浸出、两电极分离铜、硒和铟，然后蒸发分解得到铟和锌氧化物的混合物，氧化蒸馏分离铜和硒。但是该方法流程长，两电极电解分离金属过程难以控制，氧化蒸馏分离不彻底，硒回收率低，最终产品仅为金属化合物，需要进一步加工才能获得稀有金属，同时该方法的适用性受到限制，并不能解决镓的回收问题。

中国专利CN103184338A提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能板回收方法，包括：破碎、H₂SO₄+H₂O₂体系浸出、过滤、萃取、HCl反萃得到铟，还原得硒、加碱分离以及电解镓等工序。该方法流程长，还原硒使用的水合肼也毒性较强，操作过程较危险，也容易造成环境污染。

综上可见，现有技术中的铜铟镓硒废料回收方法存在综合回收率低、分离不完全、操作复杂危险、生产成本高、环境污染大等问题，亟待发明一种能够解决上述问题的CIGS废料回收方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种从CIGS太阳能薄膜电池腔室废料中回收有价金属的方法。

该方法包括步骤如下：