CN111804697A - 一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法及其后剥离装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，包括如下步骤：(1)通过机械拆解剥除光伏组件的边框、接线盒、玻璃前板和背板，得到光伏基板；(2)采用高能脉冲激光束，在光伏基板正面胶膜层和背面胶膜层刻蚀出由微槽或微孔形成的横纵网格，得到刻蚀光伏基板；(3)将刻蚀光伏基板浸入解粘剂中进行预解粘，得到预解粘光伏基板；(4)将预解粘光伏基板置于后剥离装置中，将正面胶膜层和背面胶膜层与晶硅电池片相互分离。本发明提出了一种激光刻蚀预解粘技术，配合解粘剂，破坏胶膜层和晶硅电池片之间的粘接，然后使用后剥离装置，通过一步机械过程就能实现胶膜层与晶硅电池片的分离；另外无需经过500℃以上的高温过程，大幅降低了处理能耗。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件回收技术领域，更具体的是涉及一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法及其后剥离装置。
背景技术
现有光伏组件回收技术，一般通过高温焚烧、化学溶剂法或物理法处理光伏组件的层压件；其中，高温焚烧法是通过焚烧除去其中有机组分，从而使电池片与玻璃分离；化学溶剂法一般使用无机或有机溶剂溶解光伏组件中的有机封装材料，从而实现电池片与玻璃的分离。但通过高温焚烧处理得到的材料如玻璃、电池片等不但粉碎严重，过程中损耗和能耗较高，同时伴随复杂的尾气处理问题，导致材料回收率低、回收成本高；中国专利申请(专利号：201910629075.9)公开了一种光伏组件回收方法，在分离电池片和基板时，需要将剥离后光伏组件置于高温热解装置中，在第二预设温度450-600℃下，对剥离后光伏组件进行热解，得到相互分离的电池片和基板，回收耗能较高；化学溶剂法溶解过程周期长，处理速率慢，难以满足快速大批量处理。物理法处理通过机械方法实现胶膜和电池片、玻璃的分离，由于胶膜的粘接十分牢固可靠，胶膜与电池片、玻璃的分离十分困难，分离所得材料纯度较低，大多仍为混合物；因此，需要开发一种处理方式简单，能耗较低的回收方法。
发明内容
本发明目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，所述的光伏组件包括光伏基板、玻璃前板、背板、接线盒和边框，所述的光伏基板包括自上而下依次层叠设置的正面胶膜层、晶硅电池片、背面胶膜层；所述回收方法包括如下步骤：
(1)通过机械拆解剥除光伏组件的边框、接线盒、玻璃前板和背板，得到光伏基板；由于玻璃材料的特性，解粘剂难以大量直接作用于需要解除粘接的界面，因此本方法通过机械剥离的方式先除去玻璃和背板材料更有利于解粘剂的渗透。
(2)确定激光刻蚀光伏基板的激光系统工艺参数，采用高能脉冲激光束，在光伏基板的正面胶膜层和背面胶膜层刻蚀出微槽或微孔，得到刻蚀光伏基板；
(3)将刻蚀光伏基板浸入解粘剂中进行预解粘，得到预解粘光伏基板；其中，浸泡时间为0.5-2h；解粘剂溶液可通过刻蚀的密集微槽或微孔快速渗透至胶膜与晶硅电池片的界面，破坏界面间的粘接，实现快速预解粘；
(4)将预解粘光伏基板置于后剥离装置中，将所述的正面胶膜层和背面胶膜层与所述的晶硅电池片相互分离；经过预解粘后，胶膜与晶硅电池片之间的粘接基本被破坏，采用后剥离装置，通过一步机械过程就能实现胶膜与晶硅电池片的分离，大幅提升了分离速率和材料回收纯度。
优选地，步骤(2)中，激光刻蚀的参数为波长355nm，功率5-20W，脉宽10-25ns，重复频率20-100KHz。
优选地，所述微槽或微孔的宽度为80-400μm，间距为100-5000μm；微槽/微孔深度为400-700μm。
优选地，步骤(3)中刻蚀光伏基板在解粘剂中的浸泡过程中同时辅以超声震荡和加热处理，加热温度控制为40-70℃。
优选地，所述的解粘剂为二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇、三氯乙烷、三氯乙烯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、氢氧化钠、氢氧化钾、双氧水中的一种或几种。
一种后剥离装置，包括底板，所述底板下表面布设有由若干横向剥离刀片和若干纵向剥离刀片构成的网格刀片，所述网格刀片与所述的横纵网格的微槽或微孔一一相对应，所述底板上表面前端和后端分别设置有前驱动轴和后驱动轴，在所述前驱动轴和后驱动轴外侧的底板上表面还分别设置有左驱动轴和右驱动轴，所述前驱动轴、后驱动轴、左驱动轴以及右驱动轴上均设有驱动装置。
优选地，所述的左驱动轴和右驱动轴均为1-2个。
有益效果：
本发明提出了一种激光刻蚀预解粘技术，配合解粘剂，破坏胶膜层和晶硅电池片之间的粘接，然后使用后剥离装置，通过一步机械过程就能实现胶膜层与晶硅电池片的分离，解决了组件回收中高难度的解粘问题；与现有技术相比，无需经过500℃以上的高温过程，大幅降低了处理能耗，减少了污染物的产生；与传统化学法相比，通过将激光刻蚀与超声辅助渗透技术结合，使小分子解粘剂快速渗透至所需解粘的界面，通过系列物理化学反应过程后，结合设计的后剥离装置一步简单实现胶膜与电池片的分离，大大缩短了处理周期。与物理法相比，材料无需通过复杂长时的切割磨削充分细化过程，即可实现胶膜分离，使胶膜的分离更快速、更容易，可大幅提升材料的回收率和纯度。
附图说明
图1为刻蚀光伏基板的刻蚀横纵网格图案示意图；
图2为刻蚀光伏基板的预解粘过程结构示意图；
图3为后剥离装置的结构示意图；
图中，1-正面胶膜层、2-晶硅电池片、3-背面胶膜层、4-微槽/微孔、5-解粘剂、6-底板、61-网格刀片、62-前驱动轴、63-后驱动轴、64-左驱动轴、65-右驱动轴。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，所述的光伏组件包括光伏基板、玻璃前板、背板、接线盒和边框，所述的光伏基板包括自上而下依次层叠设置的正面胶膜层1、晶硅电池片2、背面胶膜层3；
实施例1
所述回收方法包括如下步骤：
(1)通过机械拆解剥除光伏组件的边框、接线盒、玻璃前板和背板，得到光伏基板；
(2)确定激光刻蚀光伏基板的激光系统工艺参数，采用高能脉冲激光束，在光伏基板正面胶膜层1和背面胶膜层3刻蚀出微槽或微孔4，得到刻蚀光伏基板；其中，激光刻蚀的参数为波长355nm，功率10W，脉宽20ns，重复频率30KHz。所述微槽或微孔的宽度为300μm，间距为1000μm；微槽或微孔深度为400μm；
(3)将刻蚀光伏基板浸入解粘剂5中进行预解粘，得到预解粘光伏基板；其中，浸泡时间为1h；刻蚀光伏基板在解粘剂中的浸泡过程中同时辅以超声震荡和加热处理，加热温度控制为50℃；其中，所述的解粘剂为二甲基甲酰胺；
(4)将预解粘光伏基板置于后剥离装置中，将所述的正面胶膜层1和背面胶膜层3与所述的晶硅电池片2相互分离。
一种后剥离装置，包括底板6，所述底板6下表面布设有由若干横向剥离刀片和若干纵向剥离刀片构成的网格刀片61，所述网格刀片与所述的横纵网格的微槽或微孔4一一相对应，所述底板6上表面前端和后端分别设置有前驱动轴62和后驱动轴63，在所述前驱动轴62和后驱动轴63外侧的底板上表面还分别设置有左驱动轴64和右驱动轴65，所述前驱动轴62、后驱动轴63、左驱动轴64以及右驱动轴65上均设有驱动装置(未示出)；其中，所述的左驱动轴64和右驱动轴65均为2个。
实施例2
所述回收方法包括如下步骤：
(1)通过机械拆解剥除光伏组件的边框、接线盒、玻璃前板和背板，得到光伏基板；
(2)确定激光刻蚀光伏基板的激光系统工艺参数，采用高能脉冲激光束，在光伏基板正面胶膜层和背面胶膜层刻蚀出微槽或微孔，得到刻蚀光伏基板；其中，激光刻蚀的参数为波长355nm，功率10W，脉宽15ns，重复频率100KHz。所述微槽或微孔的宽度为80μm，间距为100μm；微槽或微孔深度为600μm。
(3)将刻蚀光伏基板浸入解粘剂5中进行预解粘，得到预解粘光伏基板；其中，浸泡时间为0.5h；刻蚀光伏基板在解粘剂5中的浸泡过程中同时辅以超声震荡和加热处理，加热温度控制为70℃；其中，所述的解粘剂为N-甲基吡咯烷酮；
(4)将预解粘光伏基板置于后剥离装置中，将所述的正面胶膜层1和背面胶膜层3与所述的晶硅电池片2相互分离。
采用的后剥离装置同实施例1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，所述的光伏组件包括光伏基板、玻璃前板、背板、接线盒和边框，所述的光伏基板包括自上而下依次层叠设置的正面胶膜层、晶硅电池片、背面胶膜层；其特征在于，所述回收方法包括如下步骤：
(1)通过机械拆解剥除光伏组件的边框、接线盒、玻璃前板和背板，得到光伏基板；
(2)确定激光刻蚀光伏基板的激光系统工艺参数，采用高能脉冲激光束，在光伏基板正面胶膜层和背面胶膜层刻蚀出由微槽或微孔形成的横纵网格，得到刻蚀光伏基板；
(3)将刻蚀光伏基板浸入解粘剂中进行预解粘，得到预解粘光伏基板；其中，浸泡时间为0.5-2h；
(4)将预解粘光伏基板置于后剥离装置中，将所述的正面胶膜层和背面胶膜层与所述的晶硅电池片相互分离。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，其特征在于，步骤(2)中，激光刻蚀的参数为波长355nm，功率5-20W，脉宽10-25ns，重复频率20-100KHz。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，其特征在于，所述微槽或微孔的宽度为80-400μm，间距为100-5000μm；微槽/微孔深度为400-700μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，其特征在于，步骤(3)中刻蚀光伏基板在解粘剂中的浸泡过程中同时辅以超声震荡和加热处理，加热温度控制为40-70℃。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光刻蚀预解粘技术的光伏组件回收方法，其特征在于，所述的解粘剂为二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇、三氯乙烷、三氯乙烯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、氢氧化钠、氢氧化钾、双氧水中的一种或几种。
6.一种后剥离装置，其特征在于，包括底板，所述底板下表面布设有由若干横向剥离刀片和若干纵向剥离刀片构成的网格刀片，所述网格刀片与所述的横纵网格的微槽或微孔一一相对应，所述底板上表面前端和后端分别设置有前驱动轴和后驱动轴，在所述前驱动轴和后驱动轴外侧的底板上表面还分别设置有左驱动轴和右驱动轴，所述前驱动轴、后驱动轴、左驱动轴以及右驱动轴上均设有驱动装置。
7.根据权利要求6所述的一种后剥离装置，其特征在于，所述的左驱动轴和右驱动轴均为1-2个。
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