CN111052407B - 拆卸光伏模块的方法和相关设备 - Google Patents

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Abstract

本方法使得能够拆卸光伏模块(1)，所述光伏模块包括第一保护元件(2)、第二保护元件(3)、位于所述第一保护元件(2)和第二保护元件(3)之间的光伏电池(4)、封装所述光伏电池(4)的壳体(5)。所述壳体(5)将第一保护元件(2)连接到第二保护元件(3)，并且包括：‑位于所述光伏电池(4)和第一保护元件(2)之间的第一部分(7)，以及‑位于所述光伏电池(4)和第二保护元件(3)之间的第二部分(8)，所述拆卸方法包括相对于第一保护元件(2)分离光伏电池(4)的分离步骤(E2)，所述分离步骤包括通过磨料丝(12)切割壳体(5)的第一部分(7)的切割步骤(E2‑1)。

Description

拆卸光伏模块的方法和相关设备
技术领域
本发明的领域涉及光伏模块的拆卸，特别是当光伏模块达到其寿命终点时，或者当光伏模块是生产废品时。
背景技术
光伏模块用于从太阳辐射中发电。光伏模块包括要回收的许多有用元件，特别在光伏模块寿命终止或光伏模块发生故障时进行回收的情况下。光伏模块能够包括封装光伏电池的壳体，其也为光伏模块前部的保护元件(例如玻璃板或面板)提供机械支撑，其中，光伏模块后部的保护元件例如为保护片，也称为后部保护片。保护片能够包括氟聚合物，例如聚(氟乙烯)-也称为聚氟乙烯-其缩写是PVF。PVF能够是DuPontTM公司出售的
用于回收光伏模块的一种简单技术是先将其磨碎，然后进行热处理或化学处理，以分离进入其成分中的某些材料(例如玻璃)或者贵金属(例如银或铜)。该技术的缺点是它不环保。此外，该技术的另一个缺点是它在能源上很昂贵。该技术的又一个缺点是所描述的后部保护片的材料的温度升高会引起从含氟聚合物中大量释放出有毒污染物。该技术的又一个缺点是其不允许完整地或几乎完整地回收光伏模块的一个或更多个组件。
专利申请CN103085116提出使用加热丝穿过封装光伏电池的材料，该封装材料是乙烯醋酸乙烯酯。使用电热丝有以下缺点：
·必要的供热会产生具有一定成本的热能消耗，
·电热丝由于其温度以及在穿过封装材料时所承受的应力而具有很高的断裂风险，
·这样的用途不适用于包含具有含氟聚合物的保护片的光伏模块，这是因为温度升高会引起有毒气体的大量散发。
M.A.A.Goris等于2015年在“31st European Photovoltaic Solar EnergyConference and Exhibition”期间出版的文献“Production of Recyclable crystallineSi PV Modules”，session 5EO.1.2p1925-1929建议使用切割丝结合加热光伏模块以相对于光伏模块的玻璃面板来分离光伏电池。尽管该切割丝与光伏模块的温度升高相结合使得可以促进光伏模块的不同元件的分离，但是这种温度升高具有产生大量能量消耗的缺点。该文献中描述的解决方案的另一个缺点是，它不适合用于具有包含氟聚合物的后部保护元件的光伏模块，这是因为当其由于光伏模块的加热而被移除时，存在释放出有毒气体的风险。
专利申请FR3017551提出通过缠绕来移除光伏模块的后部片，所述后部片包括聚氟乙烯。通过加热光伏模块来辅助移除。所提出的移除方法具有需要在光伏模块处施加大量的热量的缺点，这具有成本并且能够引起从聚氟乙烯释放有毒气体。
发明内容
本发明旨在至少部分地克服现有技术的缺点。
为此，本发明的目的在于一种用于拆卸光伏模块的方法，所述光伏模块包括：
·第一保护元件，
·第二个保护元件，
·位于第一保护元件和第二保护元件之间的光伏电池，
·用于封装光伏电池的壳体，所述壳体将第一保护元件连接到第二保护元件，并且包括：
o位于光伏电池和第一保护元件之间的第一部分，以及
o位于光伏电池和第二保护元件之间的第二部分，
所述拆卸方法包括相对于第一保护元件分离光伏电池的分离步骤，该拆卸方法的特征在于相对于第一保护元件分离光伏电池的分离步骤包括利用磨料丝切割壳体的第一部分的切割步骤。
拆卸方法可以包括以下一个或更多个特征：
-利用磨料丝切割壳体的第一部分是在干燥条件下进行的；
-拆卸方法包括相对于第二保护元件分离光伏电池的分离步骤，所述分离步骤包括壳体的第二部分的切割步骤；
-通过所述磨料丝或通过额外的磨料丝实施壳体的第二部分的切割步骤；
-第一保护元件包括与壳体的第一部分的侧边缘接触的边沿，所述拆卸方法包括移除第一保护元件的边沿的移除步骤，在边沿的移除步骤之后实施切割壳体的第一部分的切割步骤；
-边沿的移除步骤包括：
·从第一保护元件的外部面在光伏模块中形成切口的形成步骤，以便界定包括边沿的框架，
·在光伏模块的侧面上实施切割直至切口的切割步骤，以将所述框架(23)与所述光伏模块分离；
-通过来自切割头的能量粒子束实现在光伏模块的侧面中进行的形成切口的形成步骤和切割步骤；
-在光伏模块的侧面中进行的切割步骤期间，通过使用来自包括光学视觉系统或材料检测器的引导系统的数据来引导切割头；
-在光伏模块的侧面上进行的切割步骤期间，通过抓持构件在框架上施加动作，从而相对于光伏电池使所述框架远离；
-相对于第一保护元件分离光伏电池的分离步骤包括施力第一保护元件的施力步骤，在壳体的所述第一部分的切割步骤期间，随着磨料丝穿过壳体的第一保护元件，施力步骤使第一保护元件相对于光伏电池逐渐远离；
-所述拆卸方法包括光伏模块的冷却步骤，并且在光伏模块的冷却步骤期间实现通过磨料丝切割壳体的第一部分的切割步骤；
-在实现切割壳体的第一部分的切割步骤期间，保持第一和第二保护元件中的一个是平的。
本发明还涉及一种用于拆卸光伏模块的设备，所述光伏模块包括第一保护元件、第二保护元件、位于第一保护元件和第二保护元件之间的光伏电池、封装光伏电池的壳体，所述壳体将第一保护元件连接到第二保护元件并包括：
·位于光伏电池和第一保护元件之间的第一部分，以及
·位于光伏电池和第二保护元件之间的第二部分，
所述设备包括光伏模块的切割台，所述切割台包括配备有丝的切割工具，所述设备的特征在于，所述丝是磨料丝，所述磨料丝布置为使得能够对壳体的第一部分在优选干燥的条件下进行切割，以相对于第一保护元件分离光伏电池。
所述设备能够包括在光伏模块进入切割台之前的光伏模块的修改台，所述修改台包括切割头，所述切割头能够移动以使得能够切割光伏模块，以便移除第一保护元件的与壳体的第一部分的侧边缘接触的边沿。
附图说明
从以下以非限制性示例的方式给出并在附图中表示的本发明的特定实施例的描述，其他优点和特性将变得显而易见，其中：
-图1示出了根据第一实施例的光伏模块；
-图2示出了图1的光伏模块的横截面视图；
-图3示出了根据第二实施例的光伏模块；
-图4示出了图3的光伏模块的横截面视图；
-图5示意性地示出了光伏模块的拆卸过程的步骤；
-图6和7分别通过透视图和该透视图的横截面视图示出了根据其第一实施例的通过磨料丝切割光伏模块的步骤；
-图8示意性地示出了磨料丝的一部分；
-图9和10分别通过透视图和所述透视图的横截面视图示出了根据其第一实施例的通过磨料丝切割光伏模块的步骤；
-图11和12分别通过透视图和所述透视图的横截面视图示出了根据其第一实施例的通过磨料丝切割光伏模块的步骤；
-图13和14分别通过透视图和所述透视图的横截面视图示出了根据其第二实施例的通过磨料丝切割光伏模块的步骤；
-图15至18通过透视图示出了移除光伏模块的第一保护元件的边沿的步骤的不同实施例；
-图19至21示出了根据第二实施例的光伏模块在切割台中的横截面视图，使得可以查看切割步骤的不同实施例；
-图22示出了通过缠绕使第一保护元件相对于光伏模块的其余部分的分离的透视图。
在这些图中，相同的附图标记用于表示相同的元素。
此外，为了促进对附图的理解，图中所示的元素不必按比例绘制。
具体实施方式
在本说明书中，“基于”是指“至少主要包括”。
图1至4示出了光伏模块1的两个实施例，所述光伏模块能够在下面更详细描述的拆卸过程和拆卸设备的背景下使用。通常，光伏模块1能够包括第一保护元件2、第二保护元件3、光伏电池4以及形成用于封装光伏电池4的壳体5的一种或更多种封装材料。在下文中，壳体5代表光伏电池4的封装壳体。在图2和4中，作为示例，四个光伏电池4是可见的。光伏模块1的光伏电池4特别地布置在同一平面中，以形成光伏电池4的框架，也为“串”，所述光伏电池尤其通过连接器6串联电连接。光伏电池4位于第一和第二保护元件2、3之间。壳体5将第一保护元件2连接至第二保护元件3。壳体5包括位于光伏电池4和第一保护元件2之间的第一部分7。壳体5包括位于光伏电池4和第二保护元件3之间的第二部分8。一方面，壳体5使得可以一方面通过封装光伏电池4而保护所述光伏电池免受外部环境影响，另一方面确保将第一保护元件2组装到第二保护元件3，并因此确保将光伏电池4组装到这些第一和第二保护元件2、3。因此，壳体5能够包括(图2和4)分别固定到第一保护元件2和第二保护元件3的第一主面5a和第二主面5b。第一主面5a与第二主面5b相对。壳体5还包括侧边缘5c、5d、5e、5f，特别地为四个，每个侧边缘将第一主面5a连接到第二主面5b。在光伏模块1的制造过程中，可以制造依次包括第一保护元件2、被称为封装材料的旨在封装光伏电池4的至少一片材料、光伏电池4、优选地旨在封装光伏电池4的至少另一片材料、以及第二保护元件3的堆叠。然后，该堆叠被热轧制，使得封装材料熔融并形成壳体5，由此获得光伏模块1的上述结构。
在本说明书中，“保护元件”是指能够具有加固功能和/或表面保护功能的元件。特别地，第一和第二保护元件2、3中的一个形成光伏模块1的正面，并且第一和第二保护元件2、3中的另一个形成与光伏模块1的正面相对的光伏模块1的背面。因此，第一和第二保护元件2、3能够形成光伏模块1的外部面。光伏模块1的正面旨在被定向为接收太阳辐射，以使得能够通过光伏模块1的光伏电池4将太阳能转换为电能。例如，如有需要，相应的保护元件能够具有防紫外线、对气体和水的不渗透性。另外，如有需要，该保护元件能够用作电气保护(电绝缘)、机械保护和防潮层。
图1和图2示出了光伏模块1的第一实施例，其中，第一和第二保护元件2、3允许光通过，所述第一保护元件和第二保护元件能够由玻璃制成。第一和第二保护元件2、3能够是特别由玻璃制成或基于玻璃的层、板或面板。光伏模块1的该结构也被称为双玻璃或双面模块。在此，第一和第二保护元件2、3特别地在除了太阳辐射的透射之外还能够确保加固和防止外部侵害(例如冰雹)的功能、对气体和水的不渗透性的功能、防紫外线的功能和电气保护(电绝缘)功能。
图3和图4示出了光伏模块1的第二实施例。在这种情况下，所述光伏模块是单面模块，其第一和第二保护元件2、3中的仅一个使光通过。在此，特别是由玻璃制成的第二保护元件3使光通过，该第二保护元件能够是特别由玻璃制成或基于玻璃的层、板或面板。第二保护元件3形成光伏模块1的正面。第一保护元件2形成光伏模块1的背面。第一保护元件2也称为“背板”。
在图3和图4中，第二保护元件3除了能够透射太阳辐射之外，还能够确保加固和防止外部侵害(例如冰雹)的功能、对气体和水的不渗透性的功能、防紫外线的功能和电气保护(电绝缘)功能。第一保护元件2在此能够确保针对温度变化、腐蚀性气体、湿度、盐的保护。第一保护元件2还能够确保对气体和水的不渗透性的功能、电气保护(电绝缘)功能和机械保护功能。第一保护元件2能够包括例如由DuPontTM公司以商品名销售的氟化聚合物，特别是聚(氟乙烯)(其缩写是PVF)。特别地，第一保护元件2能够包括以下层的堆叠：PVF层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(其缩写是PET)层、PVF层。PET层布置在PVF层之间。特别地，PVF层使得可以形成防潮层，而PET层使得可以形成电气保护(电绝缘)。特别地，第一保护元件2能够采取片的形式，该片包括例如上述的层的堆叠。第一保护元件2能够具有灵活性，以使该第一保护元件在与光伏模块1分离时可以缠绕在其自身上。
根据光伏模块1的该第二实施例，第一保护元件2包括与壳体5接触的边沿9a、9b、9c、9d，特别地与壳体5的第一部分7的所谓的侧边缘10a、10b(图4)接触。这些边沿9a、9b、9c、9d以及壳体5的第一部分7的侧边缘10a、10b能够由于上述形成光伏模块1的热轧而至少部分地倒圆。特别地，第一保护元件2包括四个边沿9a、9b、9c、9d，所述四个边沿中的每个与壳体5的第一部分7的相应的的侧边缘10a、10b接触。边沿9a、9b、9c、9d形成第一保护元件2的轮廓11(其界限由图3中的虚线表示)或边界。这些边沿9a、9b、9c、9d的存在特别地是上述热轧的结果。壳体5的第一部分7的侧边缘10a、10b是从壳体5的第一主面5a沿壳体5的第二主面5b的方向延伸的边缘：壳体5的第一部分7的侧边缘10a、10b形成壳体5的侧边缘的一部分。
通常，壳体5能够包括乙烯乙酸乙烯酯(其缩写为EVA)，或更具体地是乙烯乙酸乙烯酯基。
特别地，壳体5的第一部分7和壳体5的第二部分8能够各自具有100μm至400μm的厚度，并且特别地严格小于300μm或200μm。在此，分别测量在光伏电池4和第一保护元件2之间的壳体5的第一部分7以及在光伏电池4和第二部分8之间的壳体5的第二保护元件3的厚度。
传统上，光伏模块还能够包括由铝或其他材料(未示出)制成的保护框架，该保护框架紧围第一保护元件和第二保护元件的相对面。在下面描述的拆卸方法中，光伏模块不包括此保护框架，该保护框架可能已预先卸下。光伏模块还能够与接线盒相关联，该接线盒在根据以下描述的拆卸方法拆卸光伏模块之前也被移除。
如通过图5至7中的示例所示，用于拆卸光伏模块1的方法有利地包括如上所述的提供光伏模块1的步骤E1。如有需要，应理解的是，在拆卸方法过程中执行的所有步骤都是从所提供的光伏模块1执行的。此外，这种拆卸方法包括相对于第一保护元件2分离光伏电池4的分离步骤E2。分离步骤E2包括通过磨料丝12切割壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1。分离步骤E2特别是使得在壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1结束时，将在分离步骤E2之前通过壳体5的第一部分7连接至第一元件2的光伏电池4与第一保护元件2分离(即被拆卸)。实际上，通过磨料丝12的切割步骤E2-1实现了磨料丝12沿其纵向轴线A1往复运动，以及磨料丝12和光伏模块1之间的相对移动(沿优选地正交于轴线A1或与轴线A1形成非零角度的轴线A2)。
使用磨料丝12的切割步骤E2-1实现在第一保护元件2和光伏电池4之间的壳体5的第一部分7的锯切。使用磨料丝12用于切割的优点在于，在实现切割的位置处，由于锯切，限制了光伏模块1的温度升高，而不是将单根丝与意味着更大的温度升高的加热系统的耦合。此外，使用磨料丝12限制了在磨料丝12穿过壳体5的第一部分7的过程中将壳体5的材料重新粘结在其自身上的风险。另外，这种磨料丝12的断裂比加热丝的断裂的风险更少，特别地因为磨料丝12能够随着如下文所示的添加新的丝往返运动而更新。另外，利用磨料丝12，不需要升高光伏模块1的温度来实现切割。如图8所示，磨料丝12包括支撑丝13，也称为中心芯，在该支撑丝上固定有由图8中的椭圆形元件示意性表示的磨料颗粒14。支撑丝13能够是例如由钢铁制成。根据另一种形式，磨料丝12由通过粘合剂保持在磨料丝12的中心芯上的磨料颗粒形成。在磨料丝12的情况下，磨料颗粒优选地由金刚石制成，换句话说，磨料丝12能够是金刚石丝。在图6和7中，以示例的方式示出了根据光伏模块的第一实施例的光伏模块1，其第一保护元件2与支撑件15接触，当然如下所述地，根据其第二实施例的光伏模块也可以使用，特别是其第二保护元件将与支撑件接触。
通常使用磨料丝、特别是金刚石化磨料丝来切割硬质材料，例如蓝宝石、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、硅(Si)。硬质材料由于其本质是易碎和脆的。从这个意义上讲，磨料丝的磨料颗粒穿透待切割的材料，从而使磨料丝的磨料颗粒通过碎裂或压痕现象撕下材料的碎屑。此外，磨料丝的常规使用要求在磨料丝和待切割的材料之间的接触处存在切削液。切削液是使得可以去除碎屑和清洁磨料丝的冷却液和润滑剂。此外，切削液也能够是抗氧化剂。
在光伏模块1的上下文中，待切割的材料是形成壳体5的封装材料：待切割的材料不具有通常由磨料丝、特别是金刚石丝切割的材料的通常特性。待切割的材料能够包含EVA、也能够是基于EVA。出乎意料的是，尽管壳体5的一种或更多种材料不具有通过磨料丝切割的材料的通常的硬度特性(EVA的硬度严格低于硅或SiC的硬度)，但能够特别地在没有外部热量输入的情况下通过磨料丝12有效地切割。
更出乎意料的是，在不使用切削液的情况下，通过磨料丝12切割壳体5的第一部分7提供了比使用切削液更好的结果。实际上，已经观察到，在壳体5的第一部分7的切割过程中，切削液的添加增加了磨料丝12的挠度(即，变形幅度)，这可能由于磨料丝12承受很大的应力而导致磨料丝12断裂。在没有切削液的情况下，并且在类似于使用切削液切割的切割条件下，磨料丝12的挠度随时间保持稳定，这意味着磨料丝12有规律地切割壳体5的第一部分7。换句话说，通过磨料丝12切割壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1能够在干燥条件下(也就是说，无需切割液体)实现。
但是，可以使用冷却液进行间歇润滑，以冷却与磨料丝12接触的壳体5的第一部分7。实际上，壳体5的第一部分7在磨料丝12穿过时被局部加热。在某些导热材料(例如形成上述连接器的铜条)的附近，轻度润滑可以限制火花的形成。轻润滑是指按照一滴一滴地进行润滑，例如每秒一滴，润滑可以用水或含添加剂的水实现，以清洁和冷却磨料丝。
本发明还涉及如上所述的光伏模块1的拆卸设备。在图6和7中示意性地示出了该设备的至少一部分。这种设备包括光伏模块1的切割台16，该切割台包括切割工具17，所述切割工具配备有磨料丝12，该磨料丝布置成使得可以特别在干燥条件下切割壳体5的第一部分7，以便相对于第一保护元件2分离光伏电池4。设备还能够包括支撑件15，在分离步骤E2光伏模块1放置在该支撑件上。在切割台16内，计算磨料丝12相对于支撑件15的高度，以便在第一保护元件或第二保护元件搁置在支撑件15上时(如有需要)，可以进行期望的壳体5的第一部分7的切割。在切割台16中，尽管磨料丝12移动以允许切割，但是支撑件15可以移位，同时切割工具17也保持固定。替代地，切割工具17在切割台16中移位，而光伏模块1保持固定在切割台16中。因此，该设备可以被配置为在壳体5的第一部分7的切割期间实现支撑件15和切割工具17之间的相对运动。与这种拆卸设备相关联的优点源自与拆卸方法相关的优点。
根据一个实施例，拆卸方法还能够包括相对于第二保护元件3分离光伏电池4的分离步骤E3。所述分离步骤E3包括切割壳体5的第二部分8的切割步骤E3-1(图5、和9至12)。分离步骤E3特别使得在切割步骤E3-1结束时，将在分离步骤E3之前通过壳体8的第二部分8连接至第二保护元件3的光伏电池4与第二保护元件3分离(拆卸)。能够通过所述磨料丝12(图9和10)或者额外的磨料丝18(图11和12)实施切割壳体5的第二部分8的切割步骤E3-1。因此，有利的是，与根据现有技术的磨碎相反，可以将光伏模块1分成至少三个部分，所述至少三个部分分别包括第一保护元件2、光伏电池4和第二保护元件3，然后可以分别对其进行回收。
在图9和10中，切割台16的切割工具17包括单根磨料丝12，磨料丝12特别地同时实现对壳体5的第一和第二部分7、8的切割。在图11和12中，切割台16的切割工具17包括不同的两根磨料丝12、18，两根磨料丝12中的一根实现对壳体5的第一部分7的切割，并且两个磨料线18中的另一个实现对壳体5的第二部分8的切割。
应用于磨料丝12的也可以应用于额外的磨料丝18。特别地，切割步骤E2-1和E3-1是在干燥条件下实现的。为了限制与使用两根磨料丝有关的成本，优选使用同一根磨料丝12来实现切割步骤E2-1和E3-1。可以应用于通过磨料丝12切割壳体5的第一部分7的所有也可以应用于通过或不通过额外的磨料丝切割壳体5的第二部分8。不优选使用两根磨料丝，这是因为这会使切割工具17复杂化，并因此增加了切割工具17的成本。如果壳体5的第一和第二部分7、8由不同的材料制成，那么使用两根磨料丝可以具有益处。优选地，壳体5的第一和第二部分7、8由相同的材料制成，因此优选地使用单根磨料丝12来实现切割步骤E2-1和E3-1。
如图9至12所示，根据光伏模块的第一实施方式，光伏模块1使得可以在如有需要时相对于光伏电池4解离分别形成第一和第二保护元件2、3的两个面板(特别地由玻璃制成或基于玻璃)。
图13和图14示出了在根据第二实施方式的光伏模块1的情况下，切割上述壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1。应当理解，在相应的切割期间，由于磨料丝12沿水平面进行切割，因此第一保护元件2的边沿9a、9b(图14)将位于在磨料丝12的通道上。从这个意义上讲，磨料丝12不能绕过边沿9a、9b、9c、9d(图3)，这使得切割更加困难，或者甚至可能导致磨料丝12断裂。在图13和14中，第二保护元件3搁置在支撑件15上。
因此，根据具体实施例，拆卸方法能够包括从第一保护元件2移除边沿9a、9b、9c、9d的移除步骤E4(图5)，这使得可以促进磨料丝12穿过壳体5的第一部分7中的光伏模块1。在移除步骤E4之后，壳体5具有自由侧边缘，特别是磨料丝能够穿过该自由侧边缘。壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1、更通常是分离步骤E2是在移除步骤E4之后实施的。因此，所述磨料丝12可以穿过壳体5的第一部分7的侧边缘(也称为自由侧边缘)，因为所述自由侧边缘可能已经通过移除步骤E4进行了修改。因此，在切割壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1之前对第一保护元件2进行修改，以使得所述壳体不妨碍切割。因此，在切割步骤E2-1期间，磨料丝12保持与第一保护元件2相距一定距离。然后可以理解，需要开发一种有效的解决方案以允许实施该移除。
根据移除边沿9a、9b、9c、9d的移除步骤E4的第一实施例，可以移除光伏模块1的整个外围边缘1a(图15和16)，所述外围边缘1a包括第一保护元件2的轮廓11、壳体5的外围边缘19和第二保护元件3的外围边缘20。移除步骤E4的该第一实施例可以通过使用以下方式切割来实现：这就是说，来自切割头21的能量粒子束21a通过在第一保护元件2(特别是光伏模块1的背面)的自由面上跟随在图3和15中所示的虚线沿光伏模块1的整个厚度形成切口22。移除步骤E4的该第一实施例具有的缺点是，光伏模块1的外围边缘1a中所包含的被移除的材料将不会或难以回收，此外，还存在破坏第二保护元件3的剩余部分的风险，所述第二保护元件可能是面板，特别是由玻璃制成或基于玻璃的面板，其不再能够以原样重复使用。
在本说明书中，来自切割头的能量粒子束可以切割光伏模块，特别是壳体5的材料。能量粒子束被集中以使得能够去除相应的材料。根据一个实施例，能量粒子束21a是激光束，能量粒子是光子。激光束能够由水射流辅助，该水射流的作用是引导激光束使其为圆柱形而不是圆锥形。根据另一实施例，能量粒子束21a是磨料水射流，然后该束的粒子包括水的颗粒(也称为分子)和磨料颗粒(特别为SiC，为例如天然的刚玉，或者由石榴石砂形成)。优选地，水射流的磨料颗粒具有使得可以适应移除步骤E4的需要的高硬度(莫氏硬度大于8)和粒径。水射流的这些磨料颗粒被包含在磨料水射流中的水颗粒推进，使得水射流的磨料颗粒具有足够的动能以实现期望的材料去除。当束21a是磨料水射流时，磨料水射流的压力可以为1000巴至6000巴。可以根据需要调节在磨料水射流中使用的磨料颗粒的量。作为束10的磨料水射流具有不提供加热的优点、限制能量消耗的优点并且易于实施。激光束的优点是它更精确，这是因为它具有更细的切割线，并且不涉及对受污染的液体进行再处理。
根据移除边沿的移除步骤E4的第二实施例，能够通过机械加工、例如通过使用刨刀来移除这些边沿，由此导致通过移除图3的边沿9a、9b、9c、9d来获得图17的结果，在其中光伏模块1的第一保护元件2没有其最初存在的边沿，并且与壳体5形成了肩部。该实施例易于实现，但是当第一保护元件2包括氟聚合物时，会产生污染的粉尘。
根据移除边沿9a、9b、9c、9d的移除步骤E4的第三实施例，移除步骤E4包括(图5和15)从第一保护元件2的外部面开始在光伏模块1中形成切口22以界定包括边沿9a、9b、9c、9d的框架23的步骤E4-1。在图15中，第二保护元件3与支撑件15接触。第一保护元件2的外部面尤其朝向与光伏电池4相反的方向取向。外部面尤其是光伏模块1的背面。随后，移除步骤E4包括切割步骤E4-2(图18)，该切割步骤在光伏模块1的侧面上实施直到切口22，以将框架23与光伏模块1分离，由此导致获得根据图17的光伏模块1，特别是其第二保护元件3被固定到支撑件15。根据另一种形式，移除步骤E4包括切割步骤E4-2，在切割步骤中在光伏模块1的侧面上实施直至切口22，以便将框架23相对于光伏模块1的其余部分、特别是相对于壳体5、即相对于光伏电池4分开。在切割步骤E4-2之后，移除步骤E4能够包括用于去除框架23的去除步骤E4-3。
移除步骤E4的第三实施例使得可以限制污染粉尘的产生，并且可以优化光伏模块1的回收。切口22的形成步骤E4-1和在光伏模块1的侧面实施的切割步骤E4-2能够通过来自如上所述的切割头21(图15和18)的能量粒子束21a实现。切割头21相对于光伏模块1是可移动的。束21a被校准以根据切口22的期望深度和/或根据距光伏模块1的侧面的合适距离来切割。这样的切割头21的使用使得可以在移除边沿9a、9b、9c、9d时限制第一保护元件2的温度升高，这使得当第一保护元件2包括含氟聚合物时可以限制污染物的排放。对于前面给出的壳体5的第一部分7的厚度的尺寸，能量粒子束的直径或最大横向尺寸可以为50μm至300μm，或者例如为20μm至100μm，或者可以等于100μm，使得在切割步骤E4-2过程中优选地仅在壳体5中切割。特别地，框架23为其在第一保护元件2的平面中测量的宽度为一厘米。切割头21可以是自动化的，并且能够根据多个自由度移动，从而例如允许例如切割头21沿三个正交轴移动，并在需要时围绕这些正交轴转动。特别地，切割头21可以由铰接臂支撑。根据一个实施例，可以使用分别来自相应切割头的几个能量粒子束来形成切口22并实施切割步骤E4-2。
优选地，在光伏模块1的侧面中实施的切割步骤E4-2在壳体5中实现，也就是说，尽可能地靠近壳体5之间的界面。导致切口22的底部位于壳体5中。这具有避免一旦框架23被移除，来自被移除的边沿9a、9b、9c、9d的残留物存在在壳体5上的优点。
切割步骤E4-2可以根据光伏模块1的类型进行校准，使得切割头21在切割过程中始终采用相同的路径，这在如果光伏模块1的形状和尺寸是可能是已知的情况下是可能的。然而，在某些情况下，光伏模块1可能变形，或者采用未知形状。因此，需要引导切割头21。
从这个意义上讲，在光伏模块1的侧面上进行切割步骤E4-2期间，可以通过使用来自引导系统24(图18)的数据来引导切割头21，所述引导系统例如包括光学视觉系统或材料检测器。光学视觉系统能够是照相机类型的，并且能够确定切割头21的能量粒子束21a在何处与光伏模块1配合以调节切割头21的轨迹。材料检测器能够包括硬度计，该硬度计用于检测由切割头切割的材料是否正确，或者检测在何处定向光束，并在如有需要时调整切割头21的轨迹以在更接近第一保护元件2的壳体5中实现切割。替代地，材料检测器能够实施激光诱导等离子体光谱法(其缩写为LIBS)。硬度计具有通过接触操作的优点，因此简化了对材料(x)的检测。LIBS型检测器使得可以将伺服标引到化学成分，这将实现起来更加昂贵，但比硬度计要精确得多。通过限制来自第一保护元件2的边沿9a、9b、9c、9d的残留物在壳体5上的存在，切割头21的引导对于使切割尽可能干净是有利的。引导系统24还可以用于形成切口22(图15)，在该意义上，所述引导系统在形成切口22的过程中移动切割头21之前检测到何时到达壳体5的材料。切割头21的引导由图5的步骤E4-4示意性地表示。
在切割步骤E4-2期间，可以对框架23施力以使其远离光伏电池1。这使得可以便于切割头21的工作，并且特别地在用于对切割应该实现的地方局部加热的激光的情况下避免框架23重新粘结到壳体5的材料上。换句话说，在光伏模块1的侧面上实施切割步骤E4-2期间，可以通过抓持构件对框架23施加作用，以使所述框架23远离光伏电池4移动。
在光伏设备进入切割台16之前，拆卸设备能够包括光伏模块1的修改台25(图15、16、18)。修改台25能够包括用于移除边沿9a、9b、9c、9d所必须的装置，特别是能够移动以允许切割光伏模块1的切割头21，以便移除上述边沿9a、9b、9c、9d，并且如有必要，该抓持构件32(图18)使得能够在框架23上实施动作。
在移除边沿9a、9b、9c、9d的移除步骤E4之后，可以从如图19至22所示的不具有边沿9a、9b、9c、9d的光伏模块1开始实施如前所述的切割步骤E2-1和/或切割步骤E3-1。图19至21示出了利用磨料丝12切割壳体5的第一部分7的切割步骤E2-1。图20示出了利用磨料丝12切割壳体5的第二部分8，图21示出了利用额外的磨料丝18切割壳体5的第二部分8。
因此，为了使切割步骤E2-1和/或切割步骤E3-1有效，所使用的磨料丝优先仅在壳体5中进行切割，在如有需要时在壳体5的第一部分7和/或壳体5的第二部分8中进行切割。
通常，拆卸方法能够包括冷却光伏模块1的冷却步骤E5(图5)。特别地，在光伏模块1冷却时、即在冷却步骤E5期间实现边沿的切割步骤E2-1和/或切割步骤E3-1和/或移除步骤E4。这种冷却使得壳体5更硬，以利于例如借助于一根或更多根磨料丝来对其进行切割。冷却可以通过Peltier效应冷组或使得能够获得期望结果的其他系统来实现。此外，冷却还使得可以防止切割的部分在一根或更多根磨料丝穿过之后或者在如有需要时防止能量粒子束重新粘结。因此，冷却步骤E5能够使得将光伏模块1的温度保持在-100℃至10℃。
替代地，或与冷却相结合，可以使用在磨料丝12穿过期间可以避免与光伏模块1分离的元件重新粘结的任何类型的装置。例如，这样的装置可以包括压缩空气喷射器或用于使元件远离光伏模块1的隔离装置。因此，分离步骤E2可以包括以下步骤：通过隔离装置26对第一保护元件2施力的施力步骤E2-2(图5和图22)，使得在切割壳体5的所述第一部分7的切割步骤E2-1期间，随着磨料丝12穿过壳体5的第一部分7，使所述第一保护元件2相对于光伏电池4逐渐远离。根据另一形式，分离步骤E2可以包括例如通过间隔装置26对第一保护元件2施力的施力步骤E2-2(图5和22)，所述施力步骤E2-2在壳体5的所述第一部分7的切割步骤E2-1期间随着磨料丝12穿过壳体5的第一部分而使第一部分7相对于光伏电池逐渐远离。配备有抓持夹具的圆柱体可以形成远离装置26，第一保护元件2缠绕在远离装置上。在此，圆柱体能够自身进行转动运动和与通过磨料丝12切割的方向正交的平移运动，以使得第一保护元件2可以充分地缠绕。在切割步骤E3期间能够应用相同的原理，即能够使光伏电池4与第二保护元件3分离(图5中可见的步骤E3-2)，以避免壳体的第二部分的切割部分重新粘结。
在实施切割步骤E2-1和/或切割步骤E3-1的过程中，第一保护元件2和第二保护元件3中的一个优选保持为平的。为了实现该保持，上面提到的支撑件15能够包括粘合剂、真空抽吸系统，或者甚至是机械支撑系统，使得如有需要时可以按压第一保护元件2(图6、7、9至12)或第二保护元件3(图19至22)抵靠在支撑件15上，从而纠正光伏模块1的任何可能的翘曲。保持第一保护元件2和第二保护元件3中的一个为平的使得可以便于利用一根或更多根磨料丝进行切割，以通过旨在使壳体5的待切割的第一部分7和第二部分8变平来确保该切割仅在壳体5的材料中实现。因此，在设备的情况下，设备可以包括支撑件15，该支撑件配置成在通过切割工具17的磨料丝12切割壳体5的第一部分7时保持第一和第二保护元件2、3中的一个，在需要时这也适用于步骤E3-1。
优选地，抵靠在支撑件15上放置的第一保护元件2或第二保护元件3是面板、特别是由玻璃制成或基于玻璃的面板。优点在于所述面板是平坦且光滑的，因此有利于适当地调节一根或更多根磨料丝的高度，以根据切割步骤E2-1和/或切割步骤E3-1进行切割。根据光伏模块1的第二实施例，出于上述原因第二保护元件3抵靠支撑件15放置，并且由于第一保护元件2具有如在前述轧制时建模的柔性：该第一保护元件不是必需是平坦的。
适用于上述所有内容，切割步骤E2-1使得壳体5的第一部分7的第一部7a在其端部与第一保护元件2保持联结，并且壳体5的第一部分7的第二部7b与光伏电池4保持联结(图7、10、12、14、19至22)。此外，切割步骤E3-1为使得壳体5的第二部分8的第一部8a在其端部与第二保护元件3保持联结，并且壳体5的第二部分8的第二部8b与光伏电池4保持联结(图10、12、20、21)。例如采用层的形式的这些第一和第二部的存在使得可以确保使用一根或更多跟磨料丝的切割不会改变光伏电池4以及第一和第二保护元件2、3，以便随后利于对其进行回收。
用于实施光伏模块的拆卸的每根磨料丝12、18能够具有严格小于第一保护元件2与光伏电池4之间的或者在如有需要时第二保护元件3与光伏电池4之间的分隔距离的直径，使得磨料丝仅切割属于壳体5的封装材料。根据上面针对第一和第二部分7、8给出的厚度范围，对于磨料丝12和在如有需要时额外的磨料丝18来说，承载磨料丝的磨料颗粒的支撑丝的直径为40μm至200μm，优选为100μm至180μm，并且理想地是大约150μm。为了快速地通过磨料丝12、18切割壳体5，磨料丝的磨料颗粒优选尺寸较大。用于形成磨料丝12和/或额外磨料丝18的磨料颗粒的尺寸取决于应承载它们的支撑丝的直径。因此，例如，对于直径等于150μm的支撑丝，磨料丝的磨料颗粒的尺寸可以为10μm至50μm，并且优选地为30μm至40μm。根据一个具体的示例，支撑丝13的直径为180μm，并且特别地由金刚石制成的的磨料颗粒14的各自的尺寸为30μm至40μm，特别地与120μm的支撑丝相比，该具体示例使得可以限制磨料丝12穿过时EVA在其上的粘结。根据该具体示例，直径为180μm的支撑丝13可以由钢制成，而磨料颗粒14可以由各自的尺寸为30μm至40μm的金刚石形成，这样的磨料丝12具有以下优点：其使得能够快速切割；可以在切割过程中向其施加较大的张力，例如40N，以适当地控制磨料丝的轨迹；其可避免EVA在磨料丝穿过后重新粘结；其可以去除约250μm的材料，这在磨料丝应该穿过的壳体部分的厚度约为300μm时是特别合适的，这是因为在相应的切割过程中也可以移除壳体的令人满意的厚度。该具体示例也可以应用于额外的丝。磨料颗粒的尺寸可以认为是其直径。
通常，为了在本发明的范围内利用磨料丝进行切割，特别地属于上述切割台16的切割工具17包括第一和第二线圈27、28(图6、7、9、10、11、12、13、14和19至22)，其在本领域中特别地分别称为供给线圈和接收线圈。切割工具17被配置成使磨料丝12运动，使得其往复运动以切割壳体5的相关部分。当切割步骤E2-1和E3-1由同一磨料丝实现时，可以在第一和第二线圈27、28之间使用磨料丝12的转向滑轮29(图9、10和20)。在将额外的磨料丝18用于切割步骤E3-1的情况中，通过将所述额外的磨料丝18与第一和第二额外线圈30、31相关联(图11、12和21)可以应用相同的原理。
根据切割工具17的具体实施例，磨料丝12在第一线圈27和第二线圈28之间执行往复运动，使得磨料丝12在第一线圈方向上的每次返回时，由第一线圈27缠绕的距离严格小于由第一线圈27的去往展开的距离。这有利地使得可以通过在每次往返运动中更新磨料丝12的纵向部分来改善磨料丝12的寿命。从这个意义上讲，在每次往返运动中，可以从供给线圈上展开100m至1500m，优选为500m至1000m，并且理想为600m至800m的磨料丝，然后将展开长度的99.1％、或95％至99％缠绕回接收线圈。在切割时，磨料丝12的线性速度可以从10m/s变化到30m/s。如有需要，与额外磨料丝18相关的第一和第二线圈30、31可以采用相同的原理。
在拆卸方法的范围中已描述的所有内容都可以在拆卸设备中应用，反之亦然。特别地，拆卸设备包括用于实施拆卸方法的硬件装置以及必要的软件。
上述方法和设备在拆卸一个或更多个光伏模块以便回收其构件的情况下找到了工业应用。实际上，如有需要，如果玻璃没有破裂，则可以全部回收玻璃、回收包含含氟聚合物的材料、回收光伏模块的有源元件(例如可能被重新使用的光伏电池)。因此，这特别允许：
·在制造新的光伏模块中重新注入玻璃板，
·在专门的有毒材料领域中，如果存在于第一个保护元件中，则处理氟化物，
·回收光伏电池中包含的金属，例如硅、银、铝或铟。

Claims (18)

1.一种用于拆卸光伏模块(1)的拆卸方法，所述光伏模块包括：
·第一保护元件(2)，
·第二保护元件(3)，
·位于所述第一保护元件(2)和第二保护元件(3)之间的光伏电池(4)，
·用于封装所述光伏电池(4)的壳体(5)，所述壳体(5)将第一保护元件(2)连接到第二保护元件(3)，并且包括：
o位于所述光伏电池(4)和第一保护元件(2)之间的第一部分(7)，以及
o位于所述光伏电池(4)和第二保护元件(3)之间的第二部分(8)，
所述拆卸方法包括相对于第一保护元件(2)分离光伏电池(4)的分离步骤(E2)，相对于所述第一保护元件(2)分离光伏电池(4)的分离步骤(E2)包括通过磨料丝(12)切割壳体(5)的第一部分(7)的切割步骤(E2-1)，其特征在于，通过所述磨料丝(12)切割壳体(5)的第一部分(7)的切割步骤(E2-1)是在干燥条件下实现的。
2.根据权利要求1所述的拆卸方法，其特征在于，所述方法包括相对于第二保护元件(3)分离光伏电池(4)的分离步骤(E3)，所述分离步骤包括壳体(5)的第二部分(8)的切割步骤(E3-1)。
3.根据权利要求2所述的拆卸方法，其特征在于，通过所述磨料丝(12)或通过额外的磨料丝(18)实施壳体(5)的第二部分(8)的切割步骤(E3-1)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的拆卸方法，其特征在于，所述第一保护元件(2)包括与壳体(5)的第一部分(7)的侧边缘(10a、10b)接触的边沿(9a、9b、9c、9d)，所述拆卸方法包括移除第一保护元件(2)的边沿(9a、9b、9c、9d)的移除步骤(E4)，在所述边沿(9a、9b、9c、9d)的移除步骤(E4)之后实施切割壳体(5)的第一部分(7)的切割步骤(E2-1)。
5.根据权利要求4所述的拆卸方法，其特征在于，移除所述边沿的移除步骤(E4)包括：
·从所述第一保护元件(2)的外部面在光伏模块(1)中形成切口(22)的形成步骤(E4-1)，以便界定包括所述边沿(9a、9b、
9c、9d)的框架(23)，
·在所述光伏模块(1)的侧面上实施切割直至切口(22)的切割步骤(E4-2)，以将所述框架(23)与光伏模块分离。
6.根据权利要求5所述的拆卸方法，其特征在于，通过来自切割头(21)的能量粒子束(21a)实现形成所述切口(22)的形成步骤(E4-1)和在所述光伏模块(1)的侧面中实施的切割步骤(E4-2)。
7.根据权利要求6所述的拆卸方法，其特征在于，在所述光伏模块(1)的侧面中实施的切割步骤(E4-2)期间，通过使用来自引导系统(24)的数据来引导所述切割头(21)，所述引导系统包括光学视觉系统或材料检测器。
8.根据权利要求5所述的拆卸方法，其特征在于，在所述光伏模块(1)的侧面上实施的切割步骤(E4-2)期间，通过抓持构件在所述框架(23)上施加动作，从而使所述框架(23)远离光伏电池(4)。
9.根据权利要求1所述的拆卸方法，其特征在于，所述光伏电池(4)相对于第一保护元件(2)的分离步骤(E2)包括对第一保护元件(2)施力的施力步骤(E2-2)，在壳体(5)的所述第一部分(7)的切割步骤(E2-1)期间，随着所述磨料丝(12)穿过壳体(5)的第一部分(7)，所述施力步骤(E2-2)使所述第一保护元件(2)相对于光伏电池(4)逐渐远离。
10.根据权利要求1所述的拆卸方法，其特征在于，所述方法包括光伏模块(1)的冷却步骤(E5)，并且在所述光伏模块(1)的冷却步骤(E5)期间实现通过磨料丝(12)切割壳体(5)的第一部分(7)的切割步骤(E2-1)。
11.根据权利要求1所述的拆卸方法，其特征在于，在实施所述壳体(5)的第一部分(7)的切割步骤(E2-1)期间，保持所述第一保护元件和第二保护元件(2、3)中的一个是平的。
12.根据权利要求1所述的拆卸方法，其特征在于，所述磨料丝(12)包括支撑丝(13)，在所述支撑丝上固定有磨料颗粒(14)。
13.根据权利要求12所述的拆卸方法，其特征在于，所述支撑丝(13)的直径为40μm至200μm，和/或所述磨料颗粒(14)的尺寸为10μm至50μm。
14.根据权利要求13所述的拆卸方法，其特征在于，所述支撑丝(13)的直径为100μm至180μm。
15.根据权利要求12所述的拆卸方法，其特征在于，所述支撑丝(13)的直径为180μm，并且所述磨料颗粒(14)中的每个的尺寸为30μm至40μm。
16.根据权利要求15所述的拆卸方法，所述磨料颗粒(14)是由金刚石制成的。
17.一种用于拆卸光伏模块(1)的设备，所述光伏模块(1)包括第一保护元件(2)、第二保护元件(3)、位于所述第一保护元件(2)和第二保护元件(3)之间的光伏电池(4)、封装所述光伏电池(4)的壳体(5)，所述壳体(5)将第一保护元件(2)连接到第二保护元件(3)并包括：
·位于所述光伏电池(4)和第一保护元件(2)之间的第一部分(7)，以及
·位于所述光伏电池(4)和第二保护元件(3)之间的第二部分(8)，所述设备包括用于切割光伏模块(1)的切割台(16)，所述切割台包括配备有丝的切割工具(17)，其特征在于，所述丝是磨料丝(12)，所述磨料丝布置为使得能够对壳体(5)的第一部分(7)在干燥的条件下进行切割，以相对于所述第一保护元件(2)分离光伏电池(4)。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述设备包括在所述光伏模块(1)进入切割台(16)之前的用于修改光伏模块(1)的修改台(25)，所述修改台(25)包括切割头(21)，所述切割头能够移动以使得能够切割光伏模块，以便移除所述第一保护元件(2)与壳体(5)的第一部分(7)的侧边缘接触的边沿(9a、9b、9c、9d)。
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