CN114226415A - 一种光伏组件分离回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件分离回收方法，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以下步骤：步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；步骤A2，将光伏层压件加入水中，在湿热条件下反应一定时间后物理剥离钢化玻璃；步骤A3，将剥离钢化玻璃后的光伏层压件继续在湿热条件下反应至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离。本申请的分离方法未使用有害的有机或无机试剂处理，绿色安全，整个过程操作简单高效，背板、电池和玻璃实现完全分离，分离出的玻璃纯度高，可直接做后续回收使用，符合光伏组件解离要求。
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。
背景技术
太阳能作为一种清洁的可再生能源持续受到全世界的关注。近年来，我国光伏产业快速发展，国内光伏组件装机容量稳步上升。太阳能电池的使用寿命周期为25年左右，组件的使用过程中不会产生对环境有害的废物，但随着发电时间的增长，电池的转化效率持续下降，达到报废标准后，巨大的光伏装机容量也将带来也将带来大量的固体废弃物。作为一种新型的电子废弃物，太阳能电池板中蕴藏着丰富的二次资源，如高白低铁钢化玻璃、铜、铝、银以及高纯多晶硅等，具有较高的回收利用价值。废旧光伏组件的回收作为光伏产业最后的环节也是最必不可少的一个重要环节，关系到整个光伏产业的可持续发展，在光伏产业蓬勃发展的今天，重视废旧光伏组件的回收是必然趋势。
晶体硅光伏组件占目前市场绝大部分份额，制造设备价格低廉、技术成熟，针对晶体硅光伏组件，主要的回收方法有化学溶解法、热处理法和物理法。
化学溶解法包括无机酸溶解法和有机酸溶解法，两种方法均需消耗大量化学溶剂且反应速度较慢，废液还需进一步处理，工艺过程管控复杂；热处理法包括低温热处理法和高温热处理法，但是这两种处理方式均耗能极高，是三种方法中能耗最高的；物理分离法主要是依靠物理手段，将层压件粉碎成较小的颗粒，通过多种分选方法分离材料。物理分离法不能100％分离出所有材料，且分离出的材料纯度不高。各种方法均有其利弊，开发出全面、合理、高效、绿色的回收方法是本领域技术人员重点关注的。
而且，在现有技术中，水对EVA无溶解溶胀作用，无法像有机溶剂一样浸泡组件后将各部分分离为本领域技术人员的普遍认知，因此未见有任何报道记载直接将光伏组件浸泡在水中后进行分离的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏组件分离回收方法，能避免上述各方法的局限性，使得整个回收过程经济环保，光伏组件各部分分离干净。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，包括：
本发明提供了一种光伏组件分离回收方法，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以下步骤：
步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；
步骤A2，将光伏层压件加入水中，在湿热条件下反应一定时间后物理剥离钢化玻璃；
步骤A3，将剥离钢化玻璃后的光伏层压件继续在湿热条件下反应至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离。
优选地，步骤A2中，所述反应的条件如下：反应压力为0.1-1MPa，反应温度为100-180℃，反应时间为0.1-12h。
常规用于处理光伏组件的有机溶剂一般具有毒性，都需附带监测和防泄漏处理，且有机溶剂成本也更高。而本发明采用的水是一种无机溶剂，具有更好的经济性和环境友好性。
优选地，步骤A2中，所述反应的条件如下：反应压力为0.2-0.6MPa，反应温度为120-160℃，反应时间为1-8h。
优选地，步骤A2中，所述物理剥离钢化玻璃的操作在80-190℃氛围温度下进行。
优选地，步骤A2中，所述物理剥离钢化玻璃具体为用钢丝刷剥离光伏层压件上的钢化玻璃。
优选地，步骤A3中，所述反应的条件如下：反应压力为0.1-1MPa，反应温度为100-180℃，反应时间为1-48h。
优选地，步骤A3中，反应压力为0.5-1MPa，反应温度为160-180℃，反应时间为4-32h。
优选地，步骤A3中，还包括将剥离钢化玻璃后的光伏层压件进行破碎处理、反应过程中进行搅拌处理、对光伏层压件进行物理剥离处理中的一种或几种方法的组合来加快分离速率。
优选地，所述搅拌处理包括机械搅拌、超声搅拌中的任意一种或几种。
优选地，所述将剥离钢化玻璃后的光伏层压件进行破碎处理时，破碎后的光伏层压件颗粒尺寸为小于等于5*5cm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明湿热处理介质为水，绿色环保，无需复杂的后处理，处理压力在1MPa以内，低压反应容器内即可进行。
2)本发明回收的钢化玻璃纯净，无电池片碎片，且EVA含量可低至2％以下。
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光伏组件分离回收方法，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以下步骤：
步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；
步骤A2，将光伏层压件加入水中，在湿热条件下反应一定时间后物理剥离钢化玻璃；
步骤A3，将剥离钢化玻璃后的光伏层压件继续在湿热条件下反应至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离。
在一具体实施方式中，步骤A2中，所述反应的条件如下：反应压力为0.1-1MPa，反应温度为100-180℃，反应时间为0.1-12h。
在一具体实施方式中，步骤A2中，所述反应的条件如下：所述反应的条件如下：反应压力为0.2-0.6MPa，反应温度为120-160℃，反应时间为1-8h。
在一具体实施方式中，步骤A2中，所述物理剥离钢化玻璃的操作在80-190℃氛围温度下进行。本发明在该温度下进行物理剥离钢化玻璃的操作，既可加快剥离速度，又能获得更好的剥离效果，使剥离后的钢化玻璃的EVA含量降低。若该操作时温度过低，会导致剥离效果不佳，使剥离后的钢化玻璃的EVA含量较高；若该操作时温度过高，其剥离速度和剥离效果也不再提高。
在一具体实施方式中，步骤A2中，所述物理剥离钢化玻璃具体为用钢丝刷剥离光伏层压件上的钢化玻璃。
通过本发明方法回收所得钢化玻璃的EVA残留量低于5％，更优选低于2％。
在一具体实施方式中，步骤A3中，所述反应的条件如下：反应压力为0.1-1MPa，反应温度为100-180℃，反应时间为1-48h。
在一具体实施方式中，步骤A3中，反应压力为0.5-1MPa，反应温度为160-180℃，反应时间为4-32h。
本发明通过在湿热条件下且采用略高于大气压的压力下将光伏层压件在水中进行处理，使组件中起粘结作用的EVA加速老化，粘性快速降低，最终加以物理剥离可将组件的各部分分开。
在一具体实施方式中，步骤A3中，还包括将剥离钢化玻璃后的光伏层压件进行破碎处理、反应过程中进行搅拌处理、对光伏层压件进行物理剥离处理中的一种或几种方法的组合来加快分离速率。
本发明采用的物理搅拌、超声搅拌、物理剥离的具体方式和参数条件不做特别的限定，能加快反应速率即可。
在一具体实施方式中，所述搅拌处理包括机械搅拌、超声搅拌中的任意一种或几种。
在一具体实施方式中，所述将剥离钢化玻璃后的光伏层压件进行破碎处理时，破碎后的光伏层压件颗粒尺寸为小于等于5*5cm。
本发明的分离方法未使用有害的有机或无机试剂处理，绿色安全，整个过程操作简单高效，背板、电池和玻璃实现完全分离，分离出的玻璃纯度高，可直接做后续回收使用，符合光伏组件解离要求。
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
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入装有水的反应釜中，在压力0.18MPa，加热温度130℃条件下反应12h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，剥离钢化玻璃后的光伏层压件继续在压力0.18MPa，加热温度130℃的反应釜中处理32h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量89.80g，钢化玻璃重量1.51kg，电池片层重量119.11g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.5％。
实施例2
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力0.2MPa，加热温度140℃条件下反应6h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，剥离钢化玻璃后的光伏层压件在压力0.2MPa，加热温度140℃的反应釜中处理32h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量85.63g，钢化玻璃重量1.52kg，电池片层重量113.61g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.8％。
实施例3
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入装有水的反应釜，在压力0.2MPa，加热温度140℃条件下反应6h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，将剥离钢化玻璃后的光伏层压件破碎至1*1cm小块并放入装有水的反应釜中，在压力0.2MPa，加热温度140℃下处理30h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量86.24g，钢化玻璃重量1.51kg，电池片层重量120.42g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.8％。
实施例4
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力0.5MPa，加热温度160℃条件下反应6h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，剥离钢化玻璃后的光伏层压件在压力0.5MPa，加热温度160℃的反应釜中处理24h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量84.23g，钢化玻璃重量1.51kg，电池片层重量123.34g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.5％。
实施例5
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力0.5MPa，加热温度160℃条件下反应6h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，剥离钢化玻璃后的光伏层压件在压力1MPa，加热温度180℃的反应釜中处理20h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量84.95g，钢化玻璃重量1.51kg，电池片层重量123.06g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.5％。
实施例6
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力1MPa，加热温度180℃条件下反应5h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，剥离钢化玻璃后的光伏层压件在压力1MPa，加热温度180℃的反应釜中处理20h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量83.85g，钢化玻璃重量1.51kg，电池片层重量124.17g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.4％。
实施例7
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.74kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力0.6MPa，加热温度170℃条件下反应1h后，在90℃氛围温度中使用钢丝刷物理剥离钢化玻璃；
步骤三，将剥离钢化玻璃后的光伏层压件破碎至1*1cm小块并放入装有水的反应釜中，压力1MPa，加热温度180℃的条件下搅拌4h至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离；
所得背板重量87.34g，钢化玻璃重量1.52kg，电池片层重量126.25g，其中钢化玻璃中EVA含量为1.3％。
对比例1
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力2MPa，加热温度220℃条件下反应5h后，组件中背板首先脱落，后续无法通过钢丝刷将钢化玻璃和电池片层分离。最终所得背板重量85.35g，钢化玻璃和电池片层混合物重量1.63kg。该对比例由于处理强度过大，水汽迅速透过背板，粘结背板的EVA粘性快速降低，导致背板会先于玻璃脱落分离。
对比例2
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(545*357mm)拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件(1.72kg)；
步骤二，将光伏层压件加入水中，在压力0.2MPa，加热温度140℃条件下反应50h后，背板从层压件主体脱落，钢化玻璃与电池片层仍粘连混合在一起，整个处理过程中EVA粘性存在降低，但是不通过物理剥离，钢化玻璃极难自然脱落，无法得到纯净的钢化玻璃。
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 (9)
1.一种光伏组件分离回收方法，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以下步骤：
步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒，得到光伏层压件；
步骤A2，将光伏层压件加入水中，在湿热条件下反应一定时间后物理剥离钢化玻璃；
步骤A3，将剥离钢化玻璃后的光伏层压件继续在湿热条件下反应至电池片层与背板脱落，背板浮于水面，电池片沉于水底即完成分离。
2.如权利要求1所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，步骤A2中，所述反应的条件如下：反应压力为0.1-1MPa，反应温度为100-180℃，反应时间为0.1-12h。
3.如权利要求2所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，步骤A2中，所述反应的条件如下：反应压力为0.2-0.6MPa，反应温度为120-160℃，反应时间为1-8h。
4.如权利要求1所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，步骤A2中，所述物理剥离钢化玻璃的操作在80-190℃氛围温度下进行。
5.如权利要求1所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，步骤A3中，所述反应的条件如下：反应压力为0.1-1MPa，反应温度为100-180℃，反应时间为1-48h。
6.如权利要求1或5所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，步骤A3中，所述反应的条件如下：反应压力为0.5-1MPa，反应温度为160-180℃，反应时间为4-32h。
7.如权利要求1所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，步骤A3中，还包括将剥离钢化玻璃后的光伏层压件进行破碎处理、反应过程中进行搅拌处理、对光伏层压件进行物理剥离处理中的一种或几种方法的组合来加快分离速率。
8.如权利要求7所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，所述搅拌处理包括机械搅拌、超声搅拌中的任意一种或几种。
9.如权利要求7所述的光伏组件分离回收方法，其特征在于，所述将剥离钢化玻璃后的光伏层压件进行破碎处理时，破碎后的光伏层压件颗粒尺寸为小于等于5*5cm。
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|---|---|---|---|---|
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