臺灣博碩士論文加值系統

本研究以廢棄CIGS薄膜太陽能薄膜電池玻璃做為製備酸浸漬溶出原料，以硫酸做浸漬劑將廢棄CIGS薄膜太陽能電池薄膜玻璃以不同酸濃度、不同轉速、不同液固比及不同溫度進行1小時浸漬，並計算太陽能薄膜電池之銅、銦及鋅溶出率。
本研究利用2N的硫酸在液固比5：1(mL/g)、溫度30℃、浸漬時間1小時，對試樣進行酸浸漬，在100、200、300及400rpm轉速下酸浸漬1小時後，銅元素之溶出率範圍落在14%~17%之間，銦元素之溶出率範圍落在43%~49%之間，鋅元素之溶出率皆約100%，故攪拌轉速對金屬溶出率影響並不顯著。
當使用1~5 N硫酸、硝酸及鹽酸，在液固比為5：1(mL/g)、反應溫度30℃、反應時間1小時及攪拌轉速為300rpm等條件下，顯示溶出率隨著浸漬劑濃度增加而增加，銅之溶出率範圍約10%～41%之間，銦之溶出率範圍約34%～76%之間，鋅之溶出率範圍約96%~100%之間；利用2N的硫酸、硝酸及鹽酸在不同液固比(1/1、3/1、5/1、7/1、10/1 mL/g)、溫度30℃、浸漬時間1小時、轉速300rpm，浸漬時間達15、30、45、60 min，顯示溶出率隨著液固比增加而增加，銅之溶出率範圍約1%～27%之間，銦之溶出率範圍約40%～100%之間，鋅之溶出率範圍皆約100%；利用2N的硫酸、硝酸及鹽酸在液固比5：1 (mL/g)、浸漬時間1小時、轉速300rpm條件下，探討反應溫度為30、50、75及100℃之金屬溶出特性，在不同溫度的酸浸漬後，顯示溶出率隨著反應溫度增加而增加，銅之溶出率範圍約13%～55%之間，銦之溶出率範圍約40%～100%之間，鋅之溶出率範圍約96%~100%之間。
後續以2N硫酸在液固比5：1 (mL/g)、攪拌時間1小時及攪拌轉速300rpm條件下，以不同的反應溫度 (30、50、75、100 ℃)進行浸漬，以銅離子溶出率及Arrhenius方程式計算反應活化能為59.3KJ/mol.，表示該反應不受溶解擴散模式影響，不易為硫酸浸漬劑的作用而溶解。

In this study, the waste CIGS thin film solar cell glass was used as the raw material for the preparation of acid impregnated, and sulfuric acid was used as the impregnant to impregnate the CIGS thin film solar cell membrane glass with different acid concentration, different speed, different liquid-solid ratio and different temperature for 1 hour , And calculate the dissolution rate of copper, indium and zinc in solar thin film batteries.
In this study, the dissolution rate of copper was increased by acid dipping with 2N sulfuric acid at a liquid-solid ratio of 5: 1 (mL / g), a temperature of 30 ° C and an immersion time of 1 hour, and the acid was immersed at 100、200、300 and 400 rotational speeds The range of 14% ~ 17%, indium content of the dissolution rate range of 43% to 49%, zinc dissolution rate of about 100%, so the stirring speed on the metal dissolution rate is not significant, when Using 1N, 2N, 3N, 4N and 5N sulfuric acid, the dissolution rate of copper was in the range of liquid to solid ratio of 5: 1 (mL / g), reaction temperature of 30 ℃, reaction time of 1 hour and stirring speed of 300rpm. About 10% to 30%, the dissolution rate of indium is between about 45% and 75%, and the dissolution rate of zinc is between about 95% and 100%. Using 2N sulfuric acid at different liquid to solid ratio (10 / 1, 7 / 1,5 / 1,3 / 1/1 mL / g) at a temperature of 30 ° C, an immersion time of 1 hour, a rotation speed of 300 rpm, and an immersion time of 15, 30, 45, 60 min , The dissolution rate of copper is between about 10% and 70%, the dissolution rate of indium is between about 20% and 80%, and the dissolution rate of zinc is nearly 100%. With 2N sulfuric acid, ML / g) 5/1, immersion time of 1 hour, at 300 rpm rpm, The dissolution rate of copper was about 10% ~ 50% after acid leaching at different temperatures, and the dissolution rate of indium was about 60% ~ 50%. The dissolution rate of copper was about 10% ~ 50% 100%, zinc dissolution rate of about 85% to 100% between.
The acid leaching was carried out at different reaction temperatures (30, 50, 75, 100 ° C) with 2N sulfuric acid at a liquid-solid ratio of 5: 1 (mL / g), stirring time of 1 hour and stirring speed of 300 rpm. The dissolution rate and Arrhenius equation were calculated to be 59.3KJ / mol, indicating that the reaction was not affected by the diffusion diffusion mode and was not easily dissolved by the sulfuric acid impregnant.

誌謝
中文摘要 ..…………………………………………………….… Ⅰ
英文摘要 ..……………………………………….……………… Ⅲ
圖目錄 …………………………………………………………. VI
表目錄 ………………………………...………………….…..... VI

第一章 緒論
1-1 研究背景 …………………………………………………. 1
1-2 研究動機 ……………………………………………..…. 15
1-3 研究目的 ………………………………………….….…... 16
1-4 研究架構 …………………………………………………. 17
第二章 理論基礎
2-1酸浸漬實驗 ………………………………...….…………… 19
2-2 Arrhenius動力學原理 …..………………….……………… 20
第三章 研究方法
3-1 實驗材料藥品及設備 …………………...……………….. 22
3-1-1樣品來源及成分分析 ………….…………….…..….. 22
3-1-2 實驗藥品 ……………………….…………………. 23
3-1-3實驗設備 ………………………………….……….. 24
3-2 浸漬實驗之描述 …………………………………………. 26
3-3 加熱包操作 ………………………………………………. 27
3-4 離心機操作 ………………………………………………. 28
3-5 消化操作 ………………...……………………………….. 29
3-6 搖篩操作 …………………………………...…………….. 30
3-7 XRF分析 ………………………………………...……… 31
3-8 火焰式原子吸收光譜儀分析 …………………...……….. 32
第四章 結果與討論
4-1 樣品特性分析 ………………………………...………….. 33
4-2 攪拌速度對金屬溶出率之影響 …………………………. 34
4-3 浸漬劑濃度對金屬溶出率之影響 .…………………….... 36
4-4 不同液固比對金屬溶出率之影響 ………….…………… 41
4-5 不同溫度對金屬溶出率之影響 …………………………. 46
4-6 不同浸漬劑在不同溫度溶出率之綜合比較 ……………. 51
4-7 金屬溶出之動力學探討 .…………..…………………….. 54
第五章 結論與建議
5-1 結論 …………………………………………………...….. 57
5-2 建議 ……………………………………………...……….. 58

參考文獻 …………………………………………………...………. 59
圖目錄

圖1-1 CIGS太陽能電池組裝示意圖 ………………………………. 4
圖1-2硒化法簡單示意圖(a)氣相擴散法(b)固相堆疊擴散法 …….. 5
圖1-3銅銦鎵硒化物型(CIGS)太陽能電池的製作流程 ...……….... 5
圖1-4各類型太陽能電池之電能效率示意圖 ...………………….... 9
圖1-5 50度在不同時間下浸出率之比較 …………….....……….... 10
圖1-6 100度在不同時間下浸出率之比較 ……………………….... 11
圖1-7 實驗架構流程圖 ……………………………….....……….... 18
圖2-1反應A+B→C+D的活化能示意圖…………………….……. 20
圖3-1太陽能薄膜電池玻璃基板………………………….………... 22
圖3-2酸浸漬操作示意圖…………………………….…….……….. 27
圖3-3離心機操作示意圖 ………………………………………….. 28
圖3-4消化加熱操作示意圖 ….…………………………….…….... 29
圖3-5搖篩操作示意圖 ……………………….................................. 30
圖3-6高性能微聚焦X射線螢光光譜儀示意圖 ……………..…… 31
圖3-7火焰式原子吸收光譜儀分析操作示意圖 ..………….…...... 32
圖4-1試樣在不同轉速之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係 ……… 35
圖4-2試樣在不同濃度硫酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係 ….. 38
圖4-3試樣在不同濃度硝酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係 ….. 39
圖4-4試樣在不同濃度鹽酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係 ….. 41
圖4-5試樣在不同液固比2N硫酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係43
圖4-6試樣在不同液固比2N硝酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係 45
圖4-7試樣在不同液固比2N鹽酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係 46
圖4-8試樣在不同溫度2N硫酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係.. 48
圖4-9試樣在不同溫度2N硝酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係.. 50
圖4-10試樣在不同溫度2N鹽酸之(a)銅、(b)銦及(c)鋅溶出率關係... 51
圖4-11試樣不同2N浸漬劑在溫度30℃浸漬1hr之銅溶出率關係.. 53
圖4-12試樣不同2N浸漬劑在溫度50℃浸漬1hr之銅溶出率關係.. 53
圖4-13試樣不同2N浸漬劑在溫度75℃浸漬1hr之銅溶出率關係.. 53
圖4-14試樣不同2N浸漬劑在溫度100℃浸漬1hr之銅溶出率關係 54
圖4-15不同溫度下2N硫酸及液固比5/1銅離子的反應速率.…… 55
圖4-16 H2SO4浸漬CIGS之銅溶解活化能結果 ……………..……… 56
表目錄

表1-1 CIGS優勢條件分析表 ………………………….…………. 8
表3-1藥品規格表 ………………………………………..………… 23
表3-2實驗儀器之廠牌規格表 ……………………………..…….... 25
表4-1 CIGS太陽能薄膜電池廢玻璃成分分析表 ….……..………. 33
表4-2試樣在不同轉速之銅、銦及鋅溶出率(%) ……………...….. 35
表4-3試樣在不同濃度硫酸浸漬1hr之銅、銦及鋅溶出率(%) ….. 37
表4-4試樣在不同濃度硝酸浸漬1hr之銅、銦及鋅溶出率(%) ….. 38
表4-5試樣在不同濃度鹽酸浸漬1hr之銅、銦及鋅溶出率(%) …... 40
表4-6試樣在不同液固比2N硫酸劑量之銅、銦及鋅溶出率(%) … 42
表4-7試樣在不同液固比2N硝酸劑量之銅、銦及鋅溶出率(%) … 44
表4-8試樣在不同液固比2N鹽酸劑量之銅、銦及鋅溶出率(%) … 45
表4-9試樣利用2N硫酸在不同溫度浸漬1hr銅、銦及鋅溶出率(%) 47
表4-10試樣利用2N硝酸在不同溫度浸漬1hr銅、銦及鋅溶出率(%) 49
表4-11試樣利用2N鹽酸在不同溫度浸漬1hr銅、銦及鋅溶出率(%) 50
表4-12試樣在不同2N浸漬劑在不同溫度浸漬1hr之銅溶出率(%) 52

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