減少太陽能電池熱處理製程排放的有機物

矽晶太陽能電池的接點以及含金屬材料的銲膏是共同印在晶圓正面與背面的,而銲膏所含的許多有機成分,在經過多個印刷步驟後會在熱處理過程中蒸發,之後透過受控制的氣流排出烘乾室(oven)。

矽晶太陽能電生產線所產出的揮發性有機化合物 (VOC)

依照製程的溫度不同,有些成分可能出現不完全氧化的狀況。而許多揮發性有機成分會快速稀釋到低於其蒸氣壓以下,另一些蒸氣壓較低的成分則會形成液態或固態。這些物質可能沉積在排氣管路的表面,長久下來,這些液體經氧化後會變成黏稠狀或甚至固態成分。

排放這類熱處理廢物經常會遇到的問題,是液態與固態的殘留物會累積在排氣管路內。它們最終會漏出管路或逆流回到製程工具,變成固態的成分還可能卡住移動零件。此外,排放廢氣中的有機物負載(organic load)構成了生產線排至大氣的整體有機物排放。

本文將針對這些問題提供所開發出技術解決方案。

設有靜電冷凝分離設備的生產線

Abgasentsorgung Q-Cells

其中,三台電路印刷機-烘乾機排成一線,隨後接著燃燒製程。這些生產線有多個排氣管道,其中最高有機負載發生在背面烘乾的連結管道。此種廢氣會使生產系統的溫度達到約攝氏200度。當運用傳統冷凝機來減少有機物排放時,凝結物質就會累積在排氣管路中。

靜電凝結分離設備JUNIPER的發展

新開發的系統是一部靜電冷凝分離設備,內含多個熱交換機,並結合靜電分離設備冷凝塔(column)。熱交換機以及分離設備冷凝塔主要安裝於一個儲存槽(tank)上方,凝結物質會收集存放在儲存槽內。蒸氣壓較低的有機碳成分會經由冷卻從懸浮微粒中分離開來,而微粒過濾器則將捕捉這些水滴。整個系統是安裝在一個機櫃中,所收集到的凝結物會自動流到中央收集槽。該系統設有安全連鎖,當警報一啟動時,便會停下整條印刷生產線。另外還可以選擇連結到遠端監控系統。

JUNIPER- Funktionsprinzip

評測JUNIPER的結果

在成功評測原型之後,便在太陽能電池廠的多條電路印刷生產線安裝多部JUNIPER設備。當量測系統處理前後的有機碳濃度時,結果顯示JUNIPER 可減少97%的揮發性有機成分。原型系統顯示無須維護即可穩定運行至少一年。以下例子顯示在兩個不同系統之生產期間中,有機碳濃度的量測數據(以FID量測)

Messdiagramm Organische Verbindungen
Messdiagramm Organische Verbindungen

總結: 減少有機物排放

運用靜電凝結分離設備 JUNIPER經過燃燒製程後,排氣中有機碳的負載會減少超過97%。已安裝系統的運作結果顯示其能穩定運作,而系統也可藉由自動清空凝結物的功能省下人工處理冷凝濾罐(condensate canister)的步驟,而執行這類功能的硬體也幾乎不需要維護。

JUNIPER Elektrostatischer Kondensatabscheider
Headquarter in Dresden

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業務經理

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