CN109570195B - 一种双玻结构组件分离与回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双玻结构组件分离与回收方法，包括：将双玻组件置于高压脉冲破碎仪中进行物理分离，然后置于水热反应装置和甲苯中进行化学分离，去除双面玻璃；然后采用EVA热分解装置去除EVA；最后通过刻蚀溶液去除金属电极。本发明采用物理和化学相结合的方式，实现了双玻结构组件硅电池片的完整分离，对深入研究双玻组件以及光伏组件的回收技术有着十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明公开了一种双玻结构组件分离与回收方法，属于光伏组件回收技术领域。
背景技术
随着太阳能产业的持续发展，全球各大市场对光伏产品的要求精益求精。双玻组件以其生命周期长，发电量、发电效率高，衰减、透水率低的巨大优势发展迅速，市场逐步扩大，随之而来的回收问题也引起了研究者们的广泛关注。
与普通晶体硅太阳电池组件相比，双玻组件利用玻璃代替组件背板材料且无铝框封装。结构上的不同决定了普通的晶体硅太阳电池回收方法并不能有效的回收双玻组件，这就需要提出一种有针对性的新方法解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种专门针对双玻结构组件的分离与回收方法，解决了双玻组件的分离与回收问题。
为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种双玻结构组件分离与回收方法，包括以下步骤：
1）采用物理与化学相结合的方式，分离双玻组件的双面玻璃；
2）采用EVA热分解装置去除分离双面玻璃的双玻组件的EVA；
3）将去除EVA后的硅电池片置于刻蚀溶液中，去除金属电极。
前述的步骤1）中，进行双面玻璃的分离，首先进行物理分离，具体方式为：将双玻组件置于SELFRAG 实验用高压脉冲破碎仪中，在90kV发射电压下对双面玻璃分别进行20次脉冲。
前述的高压脉冲破碎仪电极间距设置为10mm，放电频率设置为5Hz。
前述的进行物理分离后，进行化学分离，具体方式为：
首先，将高压脉冲破碎后的双玻组件置于水热反应装置，在50℃条件下浸于水中并搅拌30分钟后取出；
然后，将双玻组件在90°C的甲苯中浸泡1天后，将双面玻璃分离出来。
前述的EVA热分解装置包括EVA热分解反应器和高温管式炉，所述EVA热分解反应器由石英管制成，置于高温管式炉内；所述石英管外壳的上端设密封盖；所述石英管的左端设锥形接头盖；所述石英管的右端是氩气通入口；所述石英管内设热电偶；所述高温管式炉上安装温度控制器。
前述的去除EVA的过程如下：
61）将去除双面玻璃的双玻组件置于EVA热分解反应器中，以10LPM的流量从石英管外壳的氩气通入口供应氩气，通气十五分钟；
62）将双玻组件加热至500℃，持续一个小时，其间要保持氩气的畅通；
63）将温度降至室温后取出双玻组件即完成了EVA的去除。
前述的刻蚀溶液采用氢氟酸，硝酸，硫酸，醋酸和蒸馏水的混合溶液。
前述的步骤3）中，将去除EVA后的硅电池片置于刻蚀溶液中，在室温下搅拌20分钟。
前述的刻蚀溶液中加入CMP-MO-2表面活性剂。
本发明的有益效果为：
本发明充分考虑了双玻组件与传统晶体硅光伏组件材料的不同之处，采用物理和化学相结合的方式，解决了双玻组件的分离与回收问题；对深入研究双玻组件以及光伏组件的回收技术有着十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明中EVA热分解装置结构图；
图2为本发明中双玻结构组件的分离与回收流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的双玻结构组件分离与回收共分为三大步骤：双面玻璃的去除、EVA的分离、硅电池片金属电极等金属杂质的去除。这三步完成后即完成了双玻组件玻璃、EVA、电池片的分离以及硅电池片的回收。具体实施过程如下：
(1) 双面玻璃的分离
双玻组件的玻璃相比于普通组件物理、机械性能更好，如果使用普通晶体硅光伏组件分离玻璃的有机溶剂法则需要在溶剂中浸泡更长的时间才能实现玻璃的分离，但这样就会增大EVA吸收过量有机溶剂导致过度溶胀的可能性，从而对硅电池片产生破坏，造成回收方案的失败；另外，随着双玻技术的发展，目前双玻组件的玻璃一般都采用较薄的超白压延玻璃，如果进行物理拆解则难以掌控，很容易对硅电池片造成直接破坏。本发明中提出采用物理与化学方法相结合的方式有效解决这些问题。首先，将双玻组件置于SELFRAG 实验用高压脉冲破碎仪中，在90kV发射电压下对两面玻璃分别进行20次脉冲，其中电极间距设置为10mm，放电频率设置为5hz。破碎过程结束后玻璃会与组件内部结构产生明显的分层，而该发射电压与脉冲次数的结合合理地将物理破碎控制在对内部的硅电池片造成破坏的临界范围之内；接下来，将高压脉冲破碎后的双玻组件置于水热反应装置，在50℃条件下浸于水中并加以搅拌30分钟，降低分层后玻璃与EVA的粘性并且对随后在有机溶剂中的溶解过程起到预热的作用，有利于溶解的进行；最后，将双玻组件在90°C的甲苯中浸泡1天后，把玻璃从溶胀的EVA中分离出来。至此，实现了双玻组件玻璃的分离。
(2) EVA的去除
由于上一步玻璃的分离中使用有机溶剂处理已经导致了EVA的溶胀，为了避免EVA过度溶胀，该去除过程应采用物理方法进行。本发明中采用的是惰性气体下热分解的方法。EVA热分解装置整体结构如图1所示，包括EVA热分解反应器和高温管式炉，其中，EVA热分解反应器由石英管制成，置于高温管式炉内，使用高温管式炉作为热源。石英管外壳的上端有一个可开启的密封盖，用于双玻组件与热电偶的放入及取出；石英管的左端有一个锥形接头盖，用于排出、收集含有EVA分解产物的氩气；石英管的右端是氩气通入口。高温管式炉上安装温度控制器以便在试验过程中进行温度控制。“K”型热电偶置于双玻组件附近，使用热电偶来精确监测温度。
具体操作过程为：将去除玻璃的双玻组件置于EVA热分解反应器中，以10LPM的流量从石英管外壳的氩气通入口供应氩气，通气十五分钟左右，将石英管内空气排出，然后将双玻组件加热至500℃，持续一个小时，其间要保持氩气的畅通。由于在惰性气体中热分解避免了EVA在高温条件下的碳化以及硅表面发生放热反应而产生裂纹，一小时后，氩气流将把全部EVA热解产物带出炉内并且硅电池片不会受到损坏。最后，将温度降至室温后取出双玻组件即完成了EVA的去除。
(3) 金属电极等金属杂质的去除
上一步骤结束后获得的硅电池片表面仍存在金属电极等金属杂质，采用化学刻蚀的方法去除。将硅电池片浸入含有氢氟酸（HF），硝酸（HNO3），硫酸（H2SO4），醋酸（CH3COOH）和蒸馏水的化学刻蚀溶液中，刻蚀溶液配制时在蒸馏水中加入强酸过程要注意缓慢进行，同时要搅拌溶液，保证热量及时散出，并且要控制加入强酸的量，浓度不要过高，避免产生有腐蚀性的浓酸，一般从安全性角度考虑，硫酸和硝酸的浓度最好控制在50%以内。在刻蚀溶液中加入关东化学株式会社生产的CMP-MO-2表面活性剂以提高硅的回收率，将硅电池片在刻蚀溶液中在室温下搅拌20分钟。至此，完成双玻组件对完整硅电池片的回收。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用物理与化学相结合的方式，分离双玻组件的双面玻璃；
首先进行物理分离，具体方式为：将双玻组件置于SELFRAG实验用高压脉冲破碎仪中，在90kV发射电压下对双面玻璃分别进行20次脉冲；
所述进行物理分离后，进行化学分离，具体方式为：
首先，将高压脉冲破碎后的双玻组件置于水热反应装置，在50℃条件下浸于水中并搅拌30分钟后取出；
然后，将双玻组件在90℃的甲苯中浸泡1天后，将双面玻璃分离出来；
2)采用EVA热分解装置去除分离双面玻璃的双玻组件的EVA；
3)将去除EVA后的硅电池片置于刻蚀溶液中，去除金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，所述高压脉冲破碎仪电极间距设置为10mm，放电频率设置为5Hz。
3.根据权利要求1所述的一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，所述EVA热分解装置包括EVA热分解反应器和高温管式炉，所述EVA热分解反应器由石英管制成，置于高温管式炉内；所述石英管外壳的上端设密封盖；所述石英管的左端设锥形接头盖；所述石英管的右端是氩气通入口；所述石英管内设热电偶；所述高温管式炉上安装温度控制器。
4.根据权利要求3所述的一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，所述去除EVA的过程如下：
61)将去除双面玻璃的双玻组件置于EVA热分解反应器中，以10LPM的流量从石英管外壳的氩气通入口供应氩气，通气十五分钟；
62)将双玻组件加热至500℃，持续一个小时，其间要保持氩气的畅通；
63)将温度降至室温后取出双玻组件即完成了EVA的去除。
5.根据权利要求1所述的一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，所述刻蚀溶液采用氢氟酸，硝酸，硫酸，醋酸和蒸馏水的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，所述步骤3)中，将去除EVA后的硅电池片置于刻蚀溶液中，在室温下搅拌20分钟。
7.根据权利要求6所述的一种双玻结构组件分离与回收方法，其特征在于，所述刻蚀溶液中加入CMP-MO-2表面活性剂。
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