CN111725353A - 一种太阳能电池组件封装层的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池组件封装层的分离方法，所述太阳能电池组件包括封装层和太阳能电池芯片，所述分离方法包括：利用紫外光照射太阳能电池组件；将紫外光照射后的太阳能电池组件进行机械处理，从而使太阳能电池组件封装层与太阳能电池芯片分离。利用紫外光照射和机械处理相结合的方式分离太阳能电池组件封装层，易于实现工业化批量处理，而且能耗低、对环境的污染小。另外，使用这种分离得到的封装层和太阳能电池芯片损伤小，有利于后续的回收处理。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池组件封装层的分离方法。
背景技术
随着太阳能电池行业的迅速发展，太阳能电池组件的总产量也快速提升，然而，随着太阳能电池使用年限的增加，依照太阳能电池组件的使用寿命推断，在不远的将来，将会有大量的太阳能电池组件报废，且在太阳能电池组件的生产过程中，也会有不良品出现。因此，太阳能电池组件回收的问题被提上了议程。然而，柔性太阳能组件是多层复合的结构，由于太阳能组件对耐候、阻水、阻燃等性能的要求，其包含的封装层均具有难溶和难熔的性质，这使得封装层与太阳能电池芯片分离变得相当困难，从而导致芯片上昂贵的原材料的回收问题变得棘手。
目前，封装层与太阳能电池芯片的分离主要有三种方法，一种是锻烧法，即高温锻烧整个太阳能电池组件，从而将封装层与太阳能电池芯片分离。但是高温煅烧法能耗高，而且太阳能电池组件中含氟、硒等元素，焚烧后会产生有毒气体，严重污染环境。另外一种方法是将太阳能电池组件粉碎后，采用酸碱浸出法进行分离。但将太阳能电池组件粉碎后，后续的分离和回收工序会变的非常复杂。还有一种方法是采用深冷处理的方法，但深冷处理需要液氮，成本高且不易实现，深冷后的太阳能电池组件还需要人工敲击等措施脱离封装层，不适合产业化。
因此，在本领域中，将太阳能电池组件中封装层和太阳能电池芯片的分离仍是目前亟待解决的一个难题。
发明内容
克服现有技术中，太阳能电池组件中封装层和太阳能电池芯片分离困难的问题，本发明的一个实施例提供一种太阳能电池组件封装层的分离方法，所述太阳能电池组件包括封装层和太阳能电池芯片，所述方法包括：
利用紫外光照射太阳能电池组件；
将紫外光照射后的太阳能电池组件置于水中进行搅拌，从而使太阳能电池组件的封装层与太阳能电池芯片分离。
可选的，所述分离方法还包括对太阳能电池组件进行湿热处理，所述湿热处理与所述利用紫外光照射太阳能电池组件同时进行。
所述分离方法还包括对太阳能电池组件进行湿热处理，所述湿热处理与所述利用紫外光照射太阳能电池组件交替进行。
可选的，所述紫外光的波长为100nm-600nm，例如100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm，强度为0.5W/(m2·nm)-5W/(m2·nm)，例如0.5W/(m2·nm)、1W/(m2·nm)、2W/(m2·nm)、3W/(m2·nm)、4W/(m2·nm)、5W/(m2·nm)。
可选的，所述紫外光的照射时间为10h-500h，例如10h、100h、200h、300h、400h、500h。
可选的，所述紫外光照射和湿热处理的持续时间之和为10h-500h，例如10h、100h、200h、300h、400h、500h。
可选的，所述机械处理为在水中进行机械搅拌。
可选的，所述在水中进行机械搅拌时的液固比为1mL/g-10mL/g，例如1mL/g、3mL/g、5mL/g、8mL/g、10mL/g，温度为50℃-100℃，例如50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃。
可选的，所述在水中进行机械搅拌时的强度为0.5m3/(min·m2)-1m3/(min·m2)，例如0.5m3/(min·m2)、0.6m3/(min·m2)、0.7m3/(min·m2)、0.8m3/(min·m2)、0.9m3/(min·m2)、1m3/(min·m2)。搅拌时间为5min-120min，例如5min、20min、50min、80min、100min、120min。
可选的，所述搅拌的同时进行超声处理。
与现有技术相比，本发明的太阳能电池组件封装层的分离方法包括以下优点：
利用紫外光照射和搅拌相结合的方式分离太阳能电池组件封装层，易于实现工业化批量处理，而且能耗低、对环境的污染小。另外，使用这种分离得到的封装层和太阳能电池芯片损伤小，有利于后续的回收处理。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为一实施例示出的太阳能电池组件封装层的分离方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合相关附图和实施方式对本发明进行更全面的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的太阳能电池组件封装层的分离方法包括如下步骤：
步骤S101：利用紫外光照射太阳能电池组件。
太阳能电池组件通常包括太阳能电池芯片和封装层，太阳能电池芯片和封装层之间通过胶膜进行粘结。由于EVA(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)具有良好的透光性、粘结性和操作性，且价格便宜，所以目前太阳能电池芯片和封装层之间主要使用EVA胶膜进行粘结。此处的太阳能电池芯片不对太阳能芯片的材料进行限制，可以包括各种材料的太阳能电池芯片，如铜铟镓硒、砷化镓、碲化镉等。
作为羰基化合物的EVA在紫外光的作用下会发生降解反应，产生乙酸、醛、酮等小分子，从而使EVA失去粘性。失去粘性的EVA使得太阳能电池芯片和封装层之间的粘结力消失。
具体的，紫外光的光源可选择碳弧灯、汞灯、氙灯、金属卤素灯等。
可选的，在利用紫外光照射太阳能电池组件的同时对太阳能电池进组件行湿热处理。
可选的，利用紫外光照射太阳能电池组件与对所述太阳能电池组件的进行湿热处理交替进行。即先对太阳能电池组件进行紫外光照射，然后对太阳能电池组件进行湿热处理，再对太阳能电池组件进行紫外光照射，如此紫光光照射和湿热处理两种方式交替持续进行一段时间。或者先对太阳能电池组件进行湿热处理，然后对太阳能电池组件进行紫外光照射，再对太阳能电池组件进行湿热处理，如此湿热处理和紫外光照射两种方式交替持续进行一段时间。紫外光照射和湿热处理的时间可以自由调整。优选的，紫外光照射的时间与湿热处理时间的比值为1-10。
湿热处理对EVA也具有降解作用，从而使其失去粘性。具体的，湿热处理可以通过施加热水蒸气的方式实现。
步骤S102：将紫外光照射后的太阳能电池组件进行机械处理，从而使太阳能电池组件封装层与太阳能电池芯片分离。
紫外光照射之后，粘结太阳能电池芯片和封装层的EVA胶膜已经受到破坏，失去粘性。进一步的对太阳能电池组件施加机械力，便可实现太阳能电池组件中封装层与太阳能电池芯片的分离。
机械力可以包括进行振动，机械搅拌等方式。具体的，可将紫外光照射后的太阳能电池组件置于水中进行搅拌，可以采用空气搅拌、机械搅拌或其它的搅拌方式。其中，空气搅拌方式是优选的搅拌方式。
可选的，在对太阳能电池组件进行搅拌的同时进行超声处理。
可选的，对太阳能电池组件进行搅拌在加热的条件下进行。温度的升高有利于破坏EVA胶膜的粘性，从而有助于太阳能电池芯片和封装层的分离。
反应结束之后，太阳能电池组件封装层的分离效果，可以通过测定封装层与太阳能电池芯片的分离的太阳能电池组件的重量，进而计算与反应所加入的太阳能电池组件的重量比值，得到相应的太阳能电池组件封装层的分离率。
由此可以看出，本发明实施例提供的太阳能电池组件封装层的分离方法，通过紫外光的照射破坏太阳能电池组件中封装层和太阳能电池芯片之间的EVA胶膜的粘性，进一步对太阳能电池组件施加搅拌，从而实现太阳能电池组件中封装层和太阳能电池芯片的分离。与现有技术相比，这种分离方法具有的优点如下：这种分离方法无需对太阳能电池组件进行粉碎或煅烧，因此具有较低的能耗，而且对封装层和太阳能电池芯片的损伤小，有利于后续封装层和太阳能电池芯片的回收再利用。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，通过以下方法对以EVA胶膜作为粘结剂的太阳能电池组件的封装层进行分离，具体包括以下步骤：
(1)准备10kg带有封装层的太阳能电池组件，所述组件的封装层与太阳能电池芯片之间通过EVA粘结。
(2)将上述组件置于带有紫外光灯的处理箱中，调节紫外光的波长为100nm，强度为5W/(m2·nm)，持续照射10h。
(3)将紫外光照射后的太阳能电池组件置于10L水中，使用空气搅拌的方式对太阳能电池组件进行搅拌，空气搅拌的强度为0.5m3/(min·m2)，搅拌持续120min。
搅拌结束之后，收集封装层和太阳能电池芯片分离的太阳能电池组件，得到太阳能电池组件的分离率为75％。
实施例2
在本实施例中，通过以下方法对以EVA胶膜作为粘结剂的太阳能电池组件的封装层进行分离，具体包括以下步骤：
(1)准备10kg带有封装层的太阳能电池组件，所述组件的封装层与太阳能电池芯片之间通过EVA粘结。
(2)将上述组件置于带有紫外光灯的处理箱中，调节紫外光的波长为300nm，强度为0.5W/(m2·nm)，持续照射240h。在照射紫外光的同时，打开处理箱中的热水浴，使得太阳能电池组件处于水蒸气中，从而对太阳能电池组件进行湿热处理。
(3)将紫外光照射后的太阳能电池组件置于15L水中，使用空气搅拌的方式对太阳能电池组件进行搅拌，空气搅拌的强度为1m3/(min·m2)，搅拌持续60min。
搅拌结束之后，收集封装层和太阳能电池芯片分离的太阳能电池组件，得到太阳能电池组件的分离率为92％。
实施例3
在本实施例中，通过以下方法对以EVA胶膜作为粘结剂的太阳能电池组件的封装层进行分离，具体包括以下步骤：
(1)准备10kg带有封装层的太阳能电池组件，所述组件的封装层与太阳能电池芯片之间通过EVA粘结。
(2)将上述组件置于带有紫外光灯的处理箱中，调节紫外光的波长为400nm，强度为3W/(m2·nm)。在紫外光照射12h后，停止照射，打开处理箱中的热水浴，使得太阳能电池组件处于水蒸气中，从而对太阳能电池组件进行湿热处理，处理12h后结束，继续进行紫外光照射12h。如此依次交替对太阳能电池组件进行紫外光照射和湿热处理，紫外光照射和湿热处理的持续时间之和为240h。
(3)将紫外光照射后的太阳能电池组件置于25L水中，使用空气搅拌的方式对太阳能电池组件进行搅拌，空气搅拌的强度为0.6m3/(min·m2)，搅拌持续30min。
搅拌结束之后，收集封装层和太阳能电池芯片分离的太阳能电池组件，得到太阳能电池组件的分离率为96％。
实施例4
在本实施例中，通过以下方法对以EVA胶膜作为粘结剂的太阳能电池组件的封装层进行分离，具体包括以下步骤：
(1)准备10kg带有封装层的太阳能电池组件，所述组件的封装层与太阳能电池芯片之间通过EVA粘结。
(2)将上述组件置于带有紫外光灯的处理箱中，调节紫外光的波长为500nm，强度为1W/(m2·nm)，持续照射500h。
(3)将紫外光照射后的太阳能电池组件置于25L水中，使用空气搅拌的方式对太阳能电池组件进行搅拌，空气搅拌的强度为0.7m3/(min·m2)，搅拌持续5min。搅拌的同时对太阳能电池组件进行超声，超声的频率为60000HZ。
搅拌结束之后，收集封装层和太阳能电池芯片分离的太阳能电池组件，得到太阳能电池组件的分离率为82％。
实施例5
在本实施例中，通过以下方法对以EVA胶膜作为粘结剂的太阳能电池组件的封装层进行分离，具体包括以下步骤：
(1)准备10kg带有封装层的太阳能电池组件，所述组件的封装层与太阳能电池芯片之间通过EVA粘结。
(2)将上述组件置于带有紫外光灯的处理箱中，调节紫外光的波长为600nm，强度为2W/(m2·nm)，持续照射100h。在照射紫外光的同时，打开处理箱中的热水浴，使得太阳能电池组件处于水蒸气中，从而对太阳能电池组件进行湿热处理。
(3)将紫外光照射后的太阳能电池组件置于20L水中，加热水至95℃并保持恒温，使用空气搅拌的方式对太阳能电池组件进行搅拌，空气搅拌的强度为0.8m3/(min·m2)，搅拌持续400min。搅拌的同时对太阳能电池组件进行超声，超声的频率为50000HZ。
搅拌结束之后，收集封装层和太阳能电池芯片分离的太阳能电池组件，得到太阳能电池组件的分离率为80％。
实施例6
在本实施例中，通过以下方法对以EVA胶膜作为粘结剂的太阳能电池组件的封装层进行分离，具体包括以下步骤：
(1)准备10kg带有封装层的太阳能电池组件，所述组件的封装层与太阳能电池芯片之间通过EVA粘结。
(2)将上述组件置于带有紫外光灯的处理箱中，调节紫外光的波长为200nm，强度为4W/(m2·nm)。在紫外光照射8h后，停止照射，打开处理箱中的热水浴，使得太阳能电池组件处于水蒸气中，从而对太阳能电池组件进行湿热处理，处理8h后结束，继续进行紫外光照射8h。如此依次交替对太阳能电池组件进行紫外光照射和湿热处理，紫外光照射和湿热处理的持续时间之和为400h。
(3)将紫外光照射后的太阳能电池组件置于20L水中，加热水至50℃并保持恒温，使用空气搅拌的方式对太阳能电池组件进行搅拌，空气搅拌的强度为0.9m3/(min·m2)，搅拌持续300min。搅拌的同时对太阳能电池组件进行超声，超声的频率为80000HZ。
搅拌结束之后，收集封装层和太阳能电池芯片分离的太阳能电池组件，得到太阳能电池组件的分离率为94％。
以上的实施例显示出，采用本发明公开的方法能够从太阳能电池组件中有效的分离封装层和太阳能电池芯片，分离率分别能到达75％、92％、96％、82％、80％、94％。从而为后续太阳能电池组件的分离提供了有效的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，由端值表示的数值范围包括该范围内的所有数值和子集。例如，100nm至600nm的压力范围意为缩写，并明确地包括在100nm至600nm之间的所有值，例如100nm、200nm、350nm、400nm、500nm、600nm等等。本公开的各个方面、各个实施方式的技术特征可以相互组合。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种太阳能电池组件封装层的分离方法，所述太阳能电池组件包括封装层和太阳能电池芯片，其特征在于，所述分离方法包括：
利用紫外光照射太阳能电池组件；
将紫外光照射后的太阳能电池组件进行机械处理，从而使太阳能电池组件封装层与太阳能电池芯片分离。
2.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，所述分离方法还包括对太阳能电池组件进行湿热处理，所述湿热处理与所述利用紫外光照射太阳能电池组件同时进行。
3.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，所述分离方法还包括对太阳能电池组件进行湿热处理，所述湿热处理与所述利用紫外光照射太阳能电池组件交替进行。
4.根据权利要求1-3所述的任一项分离方法，其特征在于，所述紫外光的波长为100nm-600nm，强度为0.5W/(m2·nm)-5W/(m2·nm)。
5.根据权利要求2所述的分离方法，其特征在于，所述紫外光的照射时间为10h-500h。
6.根据权利要求3所述的分离方法，其特征在于，所述紫外光照射和湿热处理的持续时间之和为10h-500h。
7.根据权利要求1-3所述的任一项分离方法，其特征在于，所述机械处理为在水中进行机械搅拌。
8.根据权利要求7所述的分离方法，其特征在于，所述搅拌的强度为0.5m3/(min·m2)-1m3/(min·m2)，时间为5min-120min。
9.根据权利要求7所述的分离方法，其特征在于，所述搅拌搅拌时的液固比为1mL/g-10mL/g，所述搅拌时的温度为50℃-100℃。
10.根据权利要求7所述的分离方法，其特征在于，所述搅拌的同时进行超声处理。
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2019
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| US11407215B2 (en) * | 2020-12-13 | 2022-08-09 | Taesung Kim | Methods and systems for recycling end-of-life photovoltaic modules |
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