CN113976597A - 一种低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，包括：步骤一，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；步骤二，将光伏层压件浸于有机溶剂中，使其中的EVA溶胀黏性降低后，物理剥离光压件上的玻璃；步骤三，剥离玻璃后的光伏层压件再浸泡于有机溶剂中至电池片层从背板上完全脱落；步骤四，将分离得到的玻璃、电池片层、背板加热至有机溶剂的沸点温度±20℃，回收玻璃、电池片层、背板上残留的有机溶剂。最终分离得到的各组分成分单一，分离效果好，分阶段地使用有机溶剂溶胀EVA降低其黏性，非完全溶解，大大降低了有机溶剂处理时间及处理用量，与一般的有机溶剂处理方法相比更加高效环保。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件回收利用技术领域，具体涉及一种光伏组件分离回收方法，尤其涉及一种低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法。
背景技术
在双碳政策号召下，我国光伏产业发展迅速，装机容量持续增长。大量组件装机后，我们也即将面对废弃光伏电池组件处理这一大难题。光伏组件的平均使用寿命为20～25年，从2020年开始，光伏组件的报废量已经在逐渐增加，预测到2050年，全球会有将近7800万吨的报废光伏组件，组件回收市场巨大。晶体硅光伏组件约占全球生产的所有光伏组件的80％以上，其由玻璃、封装材料、硅晶片、背板和金属带等组成，表面钢化玻璃用于接收光照射，增强组件的机械强度、耐久性和光学透明性。封装材料一般选用EVA，其对玻璃及背板具有良好的黏合性能。晶体硅光伏组件的背板为三明治结构，外侧2层氟膜涂敷在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上，具有良好的化学稳定性，以上各种材料的性质增加了组件回收的难度，高效、绿色的回收技术才能使光伏组件回收具备良好的经济、环境效益。
化学溶解法、热处理法、物理法和有机溶剂法是常规的组件回收方法，单一的方法具有各自的局限性，化学溶解采用强酸强碱与组件反应，会产生酸性碱性废液和废气；热处理方法则采用高温热解，耗能高，且背板的热解会生产含氟有毒气体；物理法常采用机械破碎或者磨削等方式，组件各部分中常混有其他成分，后续分选效果差；常规的有机溶剂法为追求EVA的完全溶解，常采用加热溶解的方式，且溶剂需不断冷凝回流，能耗高，溶解时间以天计，耗时长；而且采用有机溶剂一步处理组件时，由于EVA溶胀会导致玻璃、电池片破碎，最终玻璃和电池片混在一起而导致后续的分离困难，难以获得纯净的玻璃。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，包括：
本发明提供了一种低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，所述光伏组件包括玻璃、电池片层、背板和铝框接线盒附属装置，所述分离回收方法包括：
步骤一，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；
步骤二，将光伏层压件浸于有机溶剂中，使其中的EVA溶胀黏性降低后，物理剥离光伏层压件上的玻璃；
步骤三，剥离玻璃后的光伏层压件再浸泡于有机溶剂中至电池片层从背板上完全脱落；
步骤四，将分离得到的玻璃、电池片层、背板加热至有机溶剂的沸点温度±20℃，回收玻璃、电池片层、背板上残留的有机溶剂。
优选地，所述有机溶剂选自三氯乙烷、三氯乙烯、甲苯、邻二氯苯、四氢呋喃中的至少一种。
优选地，所述有机溶剂选自三氯乙烷。
优选地，步骤二中，所述光伏层压件浸于有机溶剂中的时间为0.10-12h。
优选地，步骤二中，所述光伏层压件浸于有机溶剂中的时间为0.5-5h。
优选地，步骤二中，可选择加热、搅拌、超声中的一种或几种方式加快EVA溶胀速率。
优选地，步骤三中，所述剥离玻璃后的光伏层压件浸泡于有机溶剂中的时间为1-24h。
优选地，步骤三中，可通过选择加热、搅拌、超声中的一种或几种方式加快背板与电池片层的分离。
优选地，所述步骤四中，在回收残留溶剂后，玻璃和电池片层若残留较多EVA时，可增加对玻璃、电池片层进行加热至EVA热解温度使EVA分解的步骤，从而得到不含EVA的玻璃和电池片层。
优选地，所述对玻璃、电池片层进行加热至EVA热解温度使EVA分解的步骤中，具体加热至480-520℃，加热时间为5-120min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明通过有机溶剂方法、物理方法和热处理方法相结合的技术方案，各常规方法扬长避短，仅少量残留的有机溶剂和EVA需要采用热处理方式，热处理量减少；有机溶剂用于溶胀EVA降低粘性，达到了分离玻璃、电池片层、背板的目的，且处理时间大幅缩短，使用量也大大减少，最终玻璃、硅片、背板分离彻底，最终各组分之间分离完全，是一种相对绿色高效的分离回收方法。
2.本发明通过两步浸泡，由于玻璃与电池片层间的EVA先于背板和电池片层间的EVA与有机溶剂接触，溶胀后粘性降低更快，因此第一步浸泡后可将玻璃完全剥离，且不会夹带电池片，由此获得了更纯净的玻璃，省略了玻璃与电池片、溶胀的EVA形成的糊状混合物的分离步骤。且通过对有机溶剂的特定选择以及浸泡时间的优化，剥离得到的玻璃的EVA残留极低，甚至可达到无EVA残留。
具体实施方式
除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。
以下将描述本申请的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本申请的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本申请的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本申请的保护范围之内。
本发明的具体实施方式中提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，所述光伏组件包括玻璃、电池片层、背板和铝框接线盒附属装置，所述分离回收方法包括：
步骤一，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；
步骤二，将光伏层压件浸于有机溶剂中，使其中的EVA溶胀黏性降低后，物理剥离光伏层压件上的玻璃；
步骤三，剥离玻璃后的光伏层压件再浸泡于有机溶剂中至电池片层从背板上完全脱落；
步骤四，将分离得到的玻璃、电池片层、背板加热至有机溶剂的沸点温度±20℃，回收玻璃、电池片层、背板上残留的有机溶剂。
在一具体实施方式中，所述有机溶剂选自三氯乙烷、三氯乙烯、甲苯、邻二氯苯、四氢呋喃中的至少一种。
在一具体实施方式中，所述有机溶剂选自三氯乙烷。
在一具体实施方式中，步骤二中，所述光伏层压件浸于有机溶剂中的时间为0.10-12h。
在一具体实施方式中，步骤二中，所述光伏层压件浸于有机溶剂中的时间为0.5-5h。
在一具体实施方式中，步骤二中，可选择加热、搅拌、超声中的一种或几种方式加快EVA溶胀速率。
在一具体实施方式中，步骤三中，所述剥离玻璃后的光伏层压件浸泡于有机溶剂中的时间为1-24h。
在一具体实施方式中，可通过选择加热、搅拌、超声中的一种或几种方式加快背板与电池片层的分离。
在一具体实施方式中，所述步骤四中，在回收残留溶剂后，还包括对玻璃、电池片层进行加热至EVA热解温度使EVA分解的步骤，从而得到不含EVA的玻璃和电池片层。
在一具体实施方式中，所述对玻璃、电池片层进行加热至EVA热解温度使EVA分解的步骤中，具体加热至400-600℃，加热时间为5-120min。
在一具体实施方式中，所述加热至480-520℃，加热时间为5-10min。
本发明实施例方法最终分离得到的各组分成分单一，分离效果好，分阶段地使用有机溶剂溶胀EVA降低其黏性，非完全溶解，大大降低了有机溶剂处理时间及处理用量，与一般的有机溶剂处理方法相比更加高效环保。
实施例
下面将对本申请的实施例作详细说明，本实施例在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本申请的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，并对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为304.16g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml邻二氯苯中8h，EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为0.8％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于邻二氯苯中12h，电池片层从背板上完全脱落，从而实现组件中背板、电池片层、玻璃的分离回收；
步骤四：将分离得到的玻璃、电池片层加热至180℃，回收组件各部分上残留的邻二氯苯。
最终回收到背板10.87g，玻璃253.57g，电池片层共37.15g，且所得的电池片层上EVA残留为48％。
实施例2
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为302.35g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml三氯乙烷中，加热至50℃并辅以搅拌，反应1.5h后EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为1.6％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于三氯乙烷中，加热至100℃并辅以搅拌2h，电池片层从背板上完全脱落。
步骤四：将分离得到的玻璃、电池片层加热至110℃，回收组件各部分上残留的三氯乙烷，再将得到的玻璃、电池片层加热至500℃处理10min使EVA完全分解。
最终回收到背板11.02g，玻璃251.87g，电池片层共21.23g，且所得的玻璃和电池片层均无EVA残留。
实施例3
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为307.56g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml甲苯中12h，EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为1.0％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于甲苯中12h，电池片层从背板上完全脱落。
步骤四：将分离得到的玻璃、电池片层、背板加热至110℃，回收组件各部分上残留的甲苯，将剥离得到的玻璃和电池片加热至550℃处理8min使EVA完全分解。
最终回收到背板11.35g，玻璃252.06g，电池片层共22.04g，且所得的玻璃和电池片层均无EVA残留。
实施例4
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为302.85g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml三氯乙烷中，加热至50℃并辅以搅拌，反应2.5h，EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷轻松剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为1.2％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于三氯乙烷中，加热至100℃并辅以搅拌2h，电池片层从背板上完全脱落。
步骤四：将分离得到的背板、玻璃、电池片层加热至110℃，回收组件各部分上残留的三氯乙烷，再将得到的玻璃、电池片层加热至500℃处理8min使EVA完全分解。
最终回收到背板10.98g，玻璃251.89g，电池片层共21.64g，且所得的玻璃和电池片层均无EVA残留。
实施例5
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为304.26g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml三氯乙烷中，加热至50℃并辅以搅拌，反应0.5h，EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷较难剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为2.4％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于三氯乙烷中，加热至100℃并辅以搅拌3h，电池片层从背板上完全脱落。
步骤四：将分离得到的背板、玻璃、电池片层加热至110℃，回收组件各部分上残留的三氯乙烷，再将得到的玻璃、电池片层加热至500℃处理7min使EVA完全分解。
最终回收到背板11.14g，玻璃252.64g，电池片层共21.76g，且所得的玻璃和电池片层均无EVA残留。
实施例6
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，并对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为305.95g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml三氯乙烷中8h，EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为0.7％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于三氯乙烷中10h，电池片层从背板上完全脱落，从而实现组件中背板、电池片层、玻璃的分离回收；
步骤四：将分离得到的玻璃、电池片层加热至110℃，回收组件各部分上残留的三氯乙烷。
最终回收到背板11.08g，玻璃252.57g，电池片层共37.86g，且所得电池片层上EVA残留为48％。
实施例7
本实施例提供了一种低能耗的光伏组件中各部件完整分离回收的方法，按照如下步骤分离光伏组件，并对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为304.32g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml三氯乙烯中10h，EVA溶胀黏性降低，用钢丝刷剥离光伏层压件上的玻璃；所得玻璃的EVA含量为0.8％；
步骤三：剥离玻璃后的光伏层压件继续置于三氯乙烯中10h，电池片层从背板上完全脱落，从而实现组件中背板、电池片层、玻璃的分离回收；
步骤四：将分离得到的玻璃、电池片层加热至120℃，回收组件各部分上残留的三氯乙烯。
最终回收到背板10.57g，玻璃252.42g，电池片层共37.41g，且所得电池片层上EVA残留为48％。
对比例1
本对比例提供了一种光伏组件分离回收方法，按照如下步骤分离光伏组件，对其各组分进行回收：
步骤一：取一块光伏组件(263*143mm)，机械铲除铝框和接线盒得到光伏层压件，测得其质量为305.22g。
步骤二：将光伏层压件浸于500ml三氯乙烷中24h，EVA溶胀黏性降低，背板从层压件主体脱落，玻璃与电池片、溶胀的EVA呈糊状混合在一起，难以分离，从而无法得到纯净的玻璃。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，所述光伏组件包括玻璃、电池片层、背板和铝框接线盒附属装置，其特征在于，所述分离回收方法包括：
步骤一，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；
步骤二，将光伏层压件浸于有机溶剂中，使其中的EVA溶胀黏性降低后，物理剥离光伏层压件上的玻璃；
步骤三，剥离玻璃后的光伏层压件再浸泡于有机溶剂中至电池片层从背板上完全脱落；
步骤四，将分离得到的玻璃、电池片层、背板加热至有机溶剂的沸点温度±20℃，回收玻璃、电池片层、背板上残留的有机溶剂。
2.如权利要求1所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤二和步骤三中，所述有机溶剂选自三氯乙烷、三氯乙烯、甲苯、邻二氯苯、四氢呋喃中的至少一种。
3.如权利要求2所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤二和步骤三中，所述有机溶剂选自三氯乙烷。
4.如权利要求1所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤二中，所述光伏层压件浸于有机溶剂中的时间为0.10-12h。
5.如权利要求4所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤二中，所述光伏层压件浸于有机溶剂中的时间为0.5-5h。
6.如权利要求4所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤二中，可选择加热、搅拌、超声中的一种或几种方式加快EVA溶胀速率。
7.如权利要求1所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤三中，所述剥离玻璃后的光伏层压件浸泡于有机溶剂中的时间为1-24h。
8.如权利要求4所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，步骤三中，可通过选择加热、搅拌、超声中的一种或几种方式加快背板与电池片层的分离。
9.如权利要求1所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，所述步骤四中，在回收残留溶剂后，玻璃和电池片层若残留较多EVA时，可增加对玻璃、电池片层进行加热至EVA热解温度使EVA分解的步骤，从而得到不含EVA的玻璃和电池片层。
10.如权利要求9所述的低能耗的光伏组件中各部件分离回收的方法，其特征在于，所述对玻璃、电池片层进行加热至EVA热解温度使EVA分解的步骤中，具体加热至400-600℃，加热时间为5-120min。
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