VOC Reduktion in der Solarzellenproduktion

Flüchtige organische Bestandteile (VOC) in der Silizium-Solarzellen-Produktion

Die Kontakte von Silizium-Solarzellen werden mit metallischen Pasten auf der Vorder-und Rückseite des Wafers gedruckt. Die organischen Bestandteile der Paste verdampfen in thermischen Prozessschritten und werden mit einer kontrollierten Luftströmung aus dem Ofen ausgestoßen. Je nach Prozesstemperatur können einige Verbindungen teilweise oxidieren. Während flüchtige organische Bestandteile schnell unter ihren Dampfdruck verdünnt werden, neigen Verbindungen mit niedrigem Dampfdruck dazu, Flüssigkeiten oder Feststoffe zu bilden. Diese können sich auf den Oberflächen der Abgasleitungen ablagern und im Laufe der Zeit zu viskosen oder sogar festen Verbindungen oxidieren.

Die Ansammlung flüssiger und fester Rückstände in den Abgasleitungen ist ein typisches Problem solcher thermischer Prozesse. Flüssigkeiten können auslaufen oder wieder in das Prozess-Tool zurücklaufen und  Feststoffe können bewegliche Teile blockieren. Außerdem trägt die organische Belastung der Abluft zum Gesamtausstoß organischer Emissionen der Produktionslinie  in die Atmosphäre bei.
Die Entwicklung einer technischen Lösung für diese Probleme ist in dieser Publikation beschrieben.

Abgasentsorgung Q-Cells
Abgasentsorgung Q-Cells

Produktionslinie mit elektrostatischem Kondensatabscheider

Drei Drucker/Trockner-Kombinationen sind in einer Linie aufgestellt, gefolgt von einem Brennprozess. Diese Linien haben verschiedene  Abgasanschlüsse, wobei  die höchsten organischen Belastungen beim Kontaktieren der Rückseiten auftreten. Diese Abgase verlassen die Anlage bei einer Temperatur von etwa 200 °C. Bei Verwendung eines herkömmlichen Kondensators zur  Reduzierung der organischen Emissionen wird Kondensat in der Abgasleitung akkumuliert.

Funktionsprinzip JUNIPER
JUNIPER- Funktionsprinzip

Entwicklung des elektrostatischen Kondensatabscheiders JUNIPER

Das neu entwickelte System ist ein elektrostatischer Kondensatabscheider. Es besteht aus einem Wärmetauscher, kombiniert mit elektrostatischen Abscheidersäulen. Wärmetauscher und Abscheidersäulen sind über einem Tank installiert, in dem das Kondensat gesammelt wird. Organische Kohlenstoffverbindungen mit niedrigem Dampfdruck bilden Aerosole beim Abkühlen. Diese Tröpfchen werden dann in dem Partikelfilter eingefangen. Das gesamte System befindet sich in einem Schrank. Gesammeltes Kondensat kann automatisch in einen zentralen Sammelbehälter abgelassen werden. Das System verfügt über Sicherheitsvorkehrungen, die im Falle eines Alarms die Druckerlinie stoppen. Es kann mit einem Fernüberwachungssystem verbunden werden.

Evaluierungsergebnisse JUNIPER

Nach der erfolgreichen Evaluierung des Prototyps wurden mehrere JUNIPER- Systeme an Druckerlinien der gleichen Produktion von Solarzellen installiert. Messungen der Konzentration der organischen Kohlenstoffverbindungen vor und nach dem System zeigten, dass mehr als 97 % der flüchtigen organischen Komponenten von JUNIPER entfernt werden. Der Prototyp arbeitete über ein Jahr stabil und wartungsfrei.

Messdiagramm: Organische Verbindungen 01
Beispiel 1: Messdiagramm Organische Verbindungen

Die folgenden Beispiele zeigen Messungen der Gesamtmenge organischer Verbindungen während der Produktion an zwei verschiedenen Anlagen (gemessen mit FID).

Messdiagramm Organische Verbindungen 02
Beispiel 2: Messdiagramm Organische Verbindungen
JUNIPER Elektrostatischer Kondensatabscheider
JUNIPER Elektrostatischer Kondensatabscheider

Zusammenfassung: Reduktion organischer Emissionen

Mit dem elektrostatischen Kondensatabscheider JUNIPER kann die Abluftbelastung nach dem Brennprozess mit organischen Kohlenstoffverbindungen um mehr als 97 % reduziert werden. Die installierten Systeme arbeiten stabil.  Durch die automatische Entleerung des Kondensats wird eine manuelle Handhabung der Kondensatkanister vermieden und der Wartungsaufwand extrem niedrig gehalten. 

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