CN112404091A - 太阳能电池模组的回收方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池模组的回收方法，包含第一拆解步骤及第二拆解步骤。第一拆解步骤是提供太阳能电池模组，太阳能电池模组包括太阳能电池板、分别设于太阳能电池板两个反向表面的盖板和背板，及二分别夹设于太阳能电池板与盖板及背板之间的胶合层，背板包括高分子材料，将太阳能电池模组置于热压装置，并以温度不大于120℃，且压力介于0.01～1.5kg/cm2的热压条件移除背板，得到第一拆解物。第二拆解步骤是将第一拆解物置于热压装置，并以温度不小于120℃，且压力介于0.01～60kg/cm2的热压条件移除盖板。以热压方式分解背板及盖板与其接触的胶合层之间的界面分子键结，降低界面间的黏性，在不溶解胶合层的前提下移除背板与盖板，达到整体太阳能电池模组皆可回收的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种回收方法，特别是涉及一种太阳能电池模组的回收方法。
背景技术
随着环保意识抬头，发展太阳能发电等绿色能源已是近年来重要的技术，但太阳能电池模组中含有大量的重金属，在太阳能模组使用结束后，后续拆解与回收废弃的太阳能电池模组若未妥善处理，容易造成严重污染。
现有常见的太阳能电池模组的回收方式有使用高温热处理方式将太阳光电模组中用于黏着的胶合层烧除，或通过化学溶剂处理方式溶解胶合层，以进行后续拆解与回收程序。
中国公布号CN109786506A专利公开一种复合型背板生产废料的在线处理方法，其利用乙酸乙酯配制而得的聚氨酯胶水作为胶合层材料，并利用聚氨酯胶水涂布后，于干燥固化过程产生的乙酸乙酯作为胶合后之背板半成品的胶合层的溶剂，而可有效溶解胶合层回收背板半成品，并得以利用并回收用于胶合及分离的溶剂(乙酸乙酯)。
以前述方式进行回收拆解太阳能电池模组仍存在着缺点，例如以高温热处理方式进行时，其高温容易造成太阳光电模组中的太阳能电池板与背板损坏。而通过化学溶剂溶解胶合层时，则须处理溶解胶合层的化学溶剂造成的废液污染，且无法将胶合层回收再利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池模组的回收方法。
本发明太阳能电池模组的回收方法，包含第一拆解步骤，以及第二拆解步骤，所述第一拆解步骤提供太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括太阳能电池板、设在所述太阳能电池板的其中一表面的可透光的盖板、设在所述太阳能电池板反向所述盖板的另一表面的背板，及二分别夹设在所述太阳能电池板与所述盖板，以及所述太阳能电池板与所述背板之间的胶合层，所述背板包括高分子材料，将所述太阳能电池模组置于热压装置，并以温度不大于120℃且压力介于0.01～1.5kg/cm2的热压条件移除所述背板，得到第一拆解物，所述第二拆解步骤将所述第一拆解物置于所述热压装置，并以温度不小于120℃且压力介于0.01～60kg/cm2的热压条件移除所述盖板，得到第二拆解物。
本发明太阳能电池模组的回收方法，所述第一拆解步骤的温度介于90℃～120℃，所述第二拆解步骤的温度介于120℃～180℃，并以刮刀或线切割方式移除所述背板与所述盖板。
本发明太阳能电池模组的回收方法，所述第一拆解步骤以温度110℃，压力0.4kg/cm2的条件热压2分钟。
本发明太阳能电池模组的回收方法，所述第二拆解步骤以温度145℃，压力0.4kg/cm2的条件热压2分钟。
本发明太阳能电池模组的回收方法，所述热压装置包括两个相间隔的热压板，所述热压板分别与所述背板及所述盖板接触，并令所述两个热压板反向平移移动，以令所述背板及所述盖板与邻近的所述胶合层脱离。
本发明太阳能电池模组的回收方法，还包含第三拆解步骤，所述第三拆解步骤是将所述第二拆解物粉碎搅拌。
本发明太阳能电池模组的回收方法，还包含第四拆解步骤，在所述第二拆解物粉碎搅拌后，以比重悬浮法分离所述太阳能电池板与所述胶合层。
本发明太阳能电池模组的回收方法，还包含实施于所述第一拆解步骤之后的背板回收步骤，将分离后的所述背板利用有机碱类分解后回收。
本发明太阳能电池模组的回收方法，还包含实施于所述第二拆解步骤之后的盖板回收步骤，将分离后的所述盖板利用液态烯类去除表面残胶并以水清洗后回收。
本发明太阳能电池模组的回收方法，所述太阳能电池板包括光电转换层，及形成于所述光电转换层的导电线路层，所述太阳能电池模组的回收方法还包含实施于所述第四拆解步骤之后的电池回收步骤，将所述太阳能电池板利用液态烯类去除表面残胶后浸置于酸液中，使所述导电线路层溶解于所述酸液中，而将所述光电转换层与所述导电线路层分离并分别回收。
本发明的有益效果在于：在太阳能电池模组外框拆除后呈现翘曲现象时，利用热压制程先进行预定型使其平整，且在不抽真空的常压环境下，以热压方式破坏并分解背板及盖板与其接触的胶合层之间的界面分子键结，使其降低界面间的黏性，可在不溶解该胶合层的前提下移除该背板与该盖板，达到整体太阳能电池模组皆可回收的功效。
附图说明
图1是本发明太阳能电池模组的回收方法的一流程图；及
图2是一流程示意图，说明本发明太阳能电池模组的回收方法的一实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1与图2，本发明太阳能电池模组的回收方法的一实施例适用于拆解并回收一太阳能电池模组2。
该太阳能电池模组2包含一太阳能电池板21、一设于该太阳能电池板21的其中一表面且可透光的盖板22、一设于该太阳能电池板21反向该盖板22的另一表面的背板23，及二分别夹设于该太阳能电池板21与该背板23，以及该太阳能电池板21与该盖板22间的胶合层24。其中，该太阳能电池板21包括一光电转换层(图未示)，及一形成于该光电转换层的导电线路层(图未示)，该光电转换层可以是包含单晶、多晶、非晶等硅晶材料，或是其它可用于进行光电转换的材料，该导电线路层可以是金属、可导电的金属氧化物等导电性佳的导电材料，由于该太阳能电池板21的细部结构及相关材料为本技术领域者周知，因此不再多加赘述。
该盖板22选自可透光材料和不易受光影响的材料，例如玻璃。该背板23是由例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚烯烃(PO)等高分子材料、或由前述高分子材料构成的多层膜结构、或玻璃所构成。于本实施例中，该盖板22是以玻璃为例做说明，该背板23是以高分子多层膜结构为例做说明，其中，该背板23的多层膜结构为聚烯烃(PO)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚偏二氟乙烯(PVDF)三层高分子材料，聚烯烃(PO)为与该胶合层24接触的一面，而聚偏二氟乙烯(PVDF)则是位于最外侧，用于防止水气进入该太阳能电池板21。
所述胶合层24的材料则为太阳能电池模组常用的胶合材料，例如聚乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate，EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral，PVB)，或聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer，POE)。
该太阳能电池模组的回收方法的实施例包含一第一拆解步骤31、一第二拆解步骤32、一第三拆解步骤33、一第四拆解步骤34，及一回收步骤35。
该第一拆解步骤31是提供前述的该太阳能电池模组2，并将该太阳能电池模组2置于一热压装置4，并以温度90℃～120℃，且压力介于0.01～1.5kg/cm2的热压条件处理约1～3分钟，让该背板23与该太阳能电池板21分离，得到一第一拆解物301。
具体地说，该第一拆解步骤31无须在真空环境而是在一般常压环境下，将该太阳能电池模组2置于该热压装置4的两个热压板41之间，同时施加90℃～120℃的温度与0.01～1.5kg/cm2压力对该太阳能电池模组2进行热压处理，以让该背板23与该太阳能电池板21之间的该胶合层24因热能及压力而破坏其界面间的分子键结，从而降低该背板23与该胶合层24之间的附着性，之后，便可通过使用刮刀或线切割方式将该背板23与相邻的该胶合层24分离，而得到包含该太阳能电池板21、黏结于该太阳能电池板21的两相反表面的胶合层24，以及黏结于该其中一胶合层24的盖板22的第一拆解物(胶合层24/太阳能电池板21/胶合层24/盖板22)301。
要说明的是，热压过程的温度不高过所使用之该背板23及胶合层24材料的熔点。确切使用的温度、压力及时间的实际数据可视热压情况调整，当提高温度与压力时，其热压时间则可以缩短，当降低温度与压力时，则是延长其热压时间。
较佳地，于本实施例中，该第一拆解步骤31是以温度110℃，压力0.4kg/cm2的条件热压2分钟，来移除该背板23。
接着，进行该第二拆解步骤32，对该第一拆解物301进行该第二拆解步骤32，以使该盖板22分离。
该第二拆解步骤32同样是在该热压装置4的热压板41之间进行热压，主要是要拆解由玻璃所构成的该盖板22，因此，其热压条件中的温度或压力会再提高。
具体地说，该第二拆解步骤32以温度120℃～180℃，且压力介于0.01～60kg/cm2的热压条件处理约1～3分钟，以让该盖板22与该太阳能电池板21分离，得到一第二拆解物302。较佳地，于本实施例中，该第二拆解步骤32是以温度145℃，压力0.4kg/cm2的条件热压2分钟，来移除该盖板22。
该第二拆解步骤32拆除该盖板22的原理是与该第一拆解步骤31拆解该背板23相同，也是在一般常压环境下进行，其热压条件能让该盖板22与该太阳能电池板21之间的该胶合层24因热能及压力而破坏其界面间的分子键结，从而降低该盖板22与该胶合层24之间的附着性，同样地，于热压后，也可通过刮刀或线切割方式将该盖板22与相邻的该胶合层24分离，从而得到包含该太阳能电池板21与黏结于该太阳能电池板21的两相反表面的胶合层24的该第二拆解物(胶合层24/太阳能电池板21/胶合层24)302。
此处要特别说明的是，移除该盖板22与该背板23的方式并不限于使用刮刀或线切割，只要是能让该盖板22与该背板23分离该胶合层24便可，例如，可以是在该热压装置4中进行热压后，通过让所述两个热压板41反向平移移动，以令该背板23及该盖板22与邻近的该胶合层24脱离。此外，该背板23也可以是与该盖板22相同材质而都是由玻璃所构成，而可通过使用该第二拆解步骤32的热压条件进行热压后，直接让所述两个热压板41反向平移移动来移除该背板23与该盖板22。
另外要补充说明的是，该第一拆解步骤31与该第二拆解步骤32所使用的温度与压力是在不破坏所述胶合层24的前提之下进行设定，也就是说，其热压温度会高于该胶合层24的玻璃转移温度(glass transition temperature，Tg)但不会大于该胶合层24的熔点温度(melting temparature，Tm)，以避免该胶合层24黄化或结构被破坏而无法回收再使用。此外，一般已废弃而需要回收的太阳能板会先行使用机械油压缸加压往外推挤而拆除其外框，因此，拆除外框后得到的太阳能电池模组2的该盖板22会呈现破碎态样，导致该太阳能电池模组2呈现翘曲现象，而不易执行后续回收的制程。因此，本发明的回收方法，通过拆解过程的热压制程还可时将呈翘曲的太阳能电池模组2先行做预定型来消除翘曲现象使其平整，以利于拆解该背板23与该盖板22的工序。
接着，进行该第三拆解步骤33，将该第二拆解物302利用粉碎机进行粉碎搅拌，让该太阳能电池板21与所述胶合层24粉碎成块。
较佳地，以粉碎机进行粉碎搅拌的过程中，还可进一步加热或加入非极性溶剂，减少该胶合层24与该太阳能电池板21的附着性，而将该胶合层24与该太阳能电池板21分离。其中，该非极性溶剂可选自沸点不小于150℃的烷类或烯类，该烷类可选自但不限于辛烷、己烷，该烯类可选自但不限于环己烯、辛烯、壬烯。通过该非极性溶剂让所述胶合层24与该太阳能电池板21之间的黏着性降低。
最后，进行该第四拆解步骤34，让所述胶合层24与该太阳能电池板21彼此分离。
具体地说，由于所述胶合层24的密度约为0.95g/cm3，而该太阳能电池板21的密度则大于2.33g/cm3，因此，适合将经过该步骤33、粉碎后的所述胶合层24与该太阳能电池板21置于水(密度为1g/cm3)中，利用比重悬浮法来分离所述胶合层24与该太阳能电池板21。
在执行完以上该第一拆解步骤31、该第二拆解步骤32后、该第三拆解步骤33，及该第四拆解步骤34后，最后执行该回收步骤35，用于回收该背板23、该盖板22、该太阳能电池板21。该回收步骤35包括一背板回收步骤351、一盖板回收步骤352，及一电池回收步骤353。要说明的是，该背板回收步骤351、该盖板回收步骤352，及该电池回收步骤353为独立的回收步骤，其执行的先后顺序并没有特别限制。
该背板回收步骤351是将拆解该太阳能电池模组2后所得的该背板23，利用有机碱类分解后回收，该有机碱类选自辛胺(Octylamine)或油胺(Oleylamine)。
该盖板回收步骤352是将拆解该太阳能电池模组2后所得的该盖板22利用液态烯类去除表面残胶，并以水清洗后回收该盖板22。其中，该液态烯类选自辛烯、壬烯、十八碳烯。
该电池回收步骤353是在该第四拆解步骤34以比重悬浮法分离该太阳能电池板21与所述胶合层24后，将所得的该太阳能电池板21，利用液态烯类去除表面残胶后浸置于一酸液中，使该太阳能电池板21中的该导电线路层溶解于该酸液中，而将该光电转换层与该导电线路层分离以进行后续光电转换层回收程序，其中，该酸液选自硫酸或硝酸。
要说明的是，上述该背板回收步骤351、该盖板回收步骤352，及该电池回收步骤353的回收程序及相关溶剂或试剂为此领域相关技术人员所习知，故在此不再多加赘述。
综上所述，本发明太阳能电池模组的回收方法，在太阳能电池模组2外框拆除后呈现翘曲，利用热压制程先进行预定型使其平整以利后续拆解，在常压环境下，以此热压方式破坏并分解背板23及盖板22与其接触的胶合层24之间的界面分子键结，使其降低界面间的黏性，可在不破坏该胶合层24的前提下移除该背板23与该盖板22，再通过后续粉碎搅拌及比重悬浮来分离该太阳电池能板21与所述胶合层24，达到整体太阳能电池模组皆可回收的功效，由于该太阳能模组2于整体拆解过程所使用的热压条件及溶剂(水、非极性溶剂)均不会溶解所述胶合层24，因此，所述胶合层24在该太阳能电池模组2拆解后，可以后续回收再利用。此外，使用后的溶剂也不需再经额外程序去除溶解的胶合材料，可减少该太阳能电池模组2回收的程序，且可达环保的功效，故确实能达成本发明的目的。
Claims (10)
1.一种太阳能电池模组的回收方法,其特征在于：所述太阳能电池模组的回收方法包含第一拆解步骤，以及第二拆解步骤，所述第一拆解步骤提供太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括太阳能电池板、设在所述太阳能电池板的其中一表面的可透光的盖板、设在所述太阳能电池板反向所述盖板的另一表面的背板，及二分别夹设在所述太阳能电池板与所述盖板，以及所述太阳能电池板与所述背板之间的胶合层，所述背板包括高分子材料，将所述太阳能电池模组置于热压装置，并以温度不大于120℃且压力介于0.01～1.5kg/cm2的热压条件移除所述背板，得到第一拆解物，所述第二拆解步骤将所述第一拆解物置于所述热压装置，并以温度不小于120℃且压力介于0.01～60kg/cm2的热压条件移除所述盖板,得到第二拆解物。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：所述第一拆解步骤的温度介于90℃～120℃，所述第二拆解步骤的温度介于120℃～180℃，并以刮刀或线切割方式移除所述背板与所述盖板。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：所述第一拆解步骤以温度110℃，压力0.4kg/cm2的条件热压2分钟。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：所述第二拆解步骤以温度145℃，压力0.4kg/cm2的条件热压2分钟。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：所述热压装置包括两个相间隔的热压板，所述热压板分别与所述背板及所述盖板接触，并令所述两个热压板反向平移移动，以令所述背板及所述盖板与邻近的所述胶合层脱离。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：还包含第三拆解步骤，所述第三拆解步骤是将所述第二拆解物粉碎搅拌。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：还包含第四拆解步骤，在所述第二拆解物粉碎搅拌后，以比重悬浮法分离所述太阳能电池板与所述胶合层。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：还包含实施于所述第一拆解步骤之后的背板回收步骤，将分离后的所述背板利用有机碱类分解后回收。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：还包含实施于所述第二拆解步骤之后的盖板回收步骤，将分离后的所述盖板利用液态烯类去除表面残胶并以水清洗后回收。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池模组的回收方法，其特征在于：所述太阳能电池板包括光电转换层，及形成于所述光电转换层的导电线路层，所述太阳能电池模组的回收方法还包含实施于所述第四拆解步骤之后的电池回收步骤，将所述太阳能电池板利用液态烯类去除表面残胶后浸置于酸液中，使所述导电线路层溶解于所述酸液中，而将所述光电转换层与所述导电线路层分离并分别回收。
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