kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Recycling end-of-life silicon PV panel with molten salt bath
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Solar energy is recognized as a clean way to produce electricity. Solar PV's installed capacity is increasing in recent years. However, a PV panel has a 25-year lifespan on average. In actuality, 95% of the mass of PV components can be recycled. Recycling of end-of-life PV hence becomes significant. The primary aim of this research endeavor is to propose a recovery methodology for enhancing the thermal treatment of crystalline silicon (c-Si) photovoltaic (PV) panels through the utilization of molten salt immersion. This study seeks to determine the optimal treatment conditions in terms of temperature and duration for this innovative approach, and additionally, to evaluate the economic viability of implementing this recovery technique within an industrial context.

The study is structured into distinct phases. Firstly, an in-depth review of existing literature is conducted, focusing on areas encompassing PV recycling, polymer pyrolysis experiments and the utilization of molten salts. Subsequently, the experimental phase is initiated, involving the conceptualization, design, and execution of the experiments. The experimentation comprises two main components: Thermogravimetric Analysis (TGA) testing and PV recycling with molten salt bath experiment. Once the experimental data is acquired and analyzed to identify the optimal temperature and duration, an economic assessment is conducted.

The findings from the conducted experiments reveal that the optimal operational conditions entail subjecting the PV panels to a temperature of 430 °C over a duration of 30 minutes with molten salt bath. Following this thermal treatment, the resultant outputs include separated, clean glass, silicon components, and copper ribbons.

In conjunction with the experimental outcomes, the economic evaluation is performed. The financial analysis indicates that the proposed recycling of end-of-life PV panels through molten salt immersion yields a net present value (NPV) of 49832.1 Euros, accompanied by a payback period of 6.2 years. Furthermore, the net revenue generated 0.026 Euros per kilogram of processed PV panels. Sensitivity analysis demonstrates that increasing the daily processing weight of PV panels augments the potential profitability. Additionally, as the quantity of adhered salt per panel escalates, both NPV and net recycle revenue experience a decrease. Among the recycled materials, namely aluminum, junction box, copper ribbon, and flat glass, fluctuations in the prices of aluminum and flat glass emerge as the most influential parameters impacting the project's key economic performance indicators. Notably, a rise in the prices of these four materials correlates with a linear increase in NPV and a reduced payback duration.

Abstract [sv]

Solenergi är erkänt som ett rent sätt att producera elektricitet. Den installerade kapaciteten för solceller har ökat under de senaste åren. En solcellspanel har dock i genomsnitt en livslängd på 25 år. I själva verket kan 95% av massan av solcellskomponenter återvinnas. Återvinning av uttjänta solcellspaneler blir därför viktigt. Det primära syftet med denna forskning är att föreslå en återvinningsmetod för att förbättra den termiska behandlingen av kristallint kisel (c-Si) fotovoltaiska (PV) paneler genom att använda nedsänkning av smält salt. Studien syftar till att fastställa de optimala behandlingsförhållandena när det gäller temperatur och varaktighet för denna innovativa metod, och dessutom att utvärdera den ekonomiska genomförbarheten av att implementera denna återvinningsteknik i ett industriellt sammanhang.

Studien är uppdelad i olika faser. Först görs en djupgående genomgång av befintlig litteratur, med fokus på områden som omfattar PV-återvinning, polymerpyrolysexperiment och användning av smälta salter. Därefter inleds den experimentella fasen, som omfattar konceptualisering, design och genomförande av experimenten. Experimenten består av två huvudkomponenter: Testning med termogravimetrisk analys (TGA) och PV-återvinning med smält saltbad. När experiment data harsamlats in och analyserats för att identifiera optimal temperatur och varaktighet, genomförs en ekonomisk bedömning.

Resultaten från de genomförda experimenten visar att de optimala driftsförhållandena innebär att PV panelernautsätts för en temperatur på 430 °C under 30 minuter med ett bad av smält salt. Efter denna termiska behandling erhålls separerat, rent glas, kiselkomponenter och kopparband.

I samband med de experimentella resultaten utförs den ekonomiska utvärderingen. Den finansiella analysen visar att den föreslagna återvinningen av uttjänta solcellspaneler genom nedsänkning i smält salt ger ett nettonuvärde (NPV) på 49832,1 euro, tillsammans med en återbetalningstid på 6,2 år. Dessutom genererade nettointäkten 0,026 euro per kilogram bearbetade PV-paneler. Känslighetsanalysen visar att den potentiella lönsamheten ökar om man ökar den dagliga bearbetningsvikten för PV-paneler. Dessutom minskar både NPV och nettointäkterna från återvinningen när mängden vidhäftat salt per panel ökar. Bland de återvunna materialen, nämligen aluminium, kopplingsbox, kopparband och planglas, framstår fluktuationer i priserna på aluminium och planglas som de mest inflytelserika parametrarna som påverkar projektets viktigaste ekonomiska resultatindikatorer. En ökning av priserna på dessa fyra material korrelerar med en linjär ökning av NPV och en kortare återbetalningstid.

Place, publisher, year, edition, pages
2023. , p. 53
Series
TRITA-ITM-EX ; 2023:547
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-336613OAI: oai:DiVA.org:kth-336613DiVA, id: diva2:1797566
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science in Engineering - Industrial Engineering and Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2023-09-15 Created: 2023-09-15 Last updated: 2023-09-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(12642 kB)706 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 12642 kBChecksum SHA-512
e9bd9261c35e4002ab5f0e12ac4d8ec65c6346506c3818f327714cdc27caaff1effb1f664183b1f03005ad4ba27164ab34955e1a30e88abdc48d1087cc83007d
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 706 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 321 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf