CN114602953A - 一种热辅助机械拆解光伏组件的方法 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
Abstract
本发明公开了一种热辅助机械拆解光伏组件的方法，包括以下步骤：步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒；步骤A2，将拆除铝框和接线盒的光伏组件进行一次加热，然后机械撕离背板；步骤A3，将机械撕离背板后的光伏组件在一次加热的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出汇流带；步骤A4，将挑出汇流带后的光伏组件进行二次加热，然后机械铲离，得到电池片层和完整玻璃。本发明的方法将光伏组件各部分高效拆解，可实现在较低加热温度下机械拆解组件，回收得到铝边框、完整的钢化玻璃和背板，回收成分价值更高，无有害气体产生。另外由于分离出的电池片层中不再含有玻璃和背板杂质，无需考虑以上杂质的分离，大大减轻了后续回收电池片层材料的难度。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件回收利用技术领域，具体涉及一种热辅助机械拆解光伏组件的方法。
背景技术
随着近年来全球光伏市场的快速发展，太阳能电池的产量也迅速增长。2000—2012年间的增长率基本保持在30％～40％，其中晶体硅太阳能电池的增长率也保持在30％～40％。据预测，到2030年，全球太阳能电池将继续以约25％的速度增长。太阳能电池装机容量将从21世纪初的0.5GW增长到2030年的300GW。我国从20世纪80年代开始发展光伏产业，据国家能源局统计，截至2016年底，我国光伏发电新增装机容量为34540MW，累计装机容量77420MW，新增和累计装机容量均达到全球第一。据国际可再生能源机构和国际能源署发布的报告，2014年全球废弃的光伏组件不到电子垃圾的1‰，而到2050年则会达到0.78亿吨。2020年起我国的太阳能电池报废数量将出现大幅增长。
由于光伏组件自身的功率衰减和环境影响破坏，光伏组件的预期寿命一般约为25年。与我国早期实际安装光伏的时间对应，从2020年开始，光伏组件的报废量将逐渐增加，5年后进入光伏组件报废的密集期，10年后将达到光伏报废的高峰；对废旧太阳能电池进行资源化处理，对节约资源和保护环境都有重要意义晶体硅太阳能电池中有回收价值的部分包括Si、铝边框、钢化玻璃以及Ag、Cu等金属。光伏组件回收，目前普遍的工艺是首先将组件整体破碎，然后使用物理分选/高温热分解/化学溶剂来处理，这些方法均无法回收到完整的钢化玻璃，其次也存在有害气体或液体的产生。
现有专利文献中，CN111790723A中虽然记载了通过加热软化EVA材料，剥离完整玻璃光伏组件表面的完整玻璃，但其采用的加热温度在200℃以上，EVA易黄变，并产生异味。且该方法中是直接通过机械分离法拆除背板，从而无法获得完整背板。
发明内容
本发明的目的是提供一种热辅助机械拆解光伏组件的方法，使得整个回收过程低能耗，无污染，各组分分离干净，回收率高。
本发明提供了一种将组件各部分高效拆解的方法，能够回收得到铝边框、完整的钢化玻璃和背板，分离出的电池片层留以后续处理。由于分离出的电池片层中不再含有玻璃和背板，无需考虑以上杂质的分离，大大减轻了后续回收电池片层材料的难度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，包括：
本发明提供了一种热辅助机械拆解光伏组件的方法，所述光伏组件包括玻璃、电池片层、背板、铝框和接线盒附属装置，所述方法包括以下步骤：
步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒；
步骤A2，将拆除铝框和接线盒的光伏组件进行一次加热，然后机械撕离背板，得到完整背板；
步骤A3，将机械撕离背板后的光伏组件在一次加热的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出汇流带；
步骤A4，将挑出汇流带后的光伏组件进行二次加热，然后机械铲离已挑出汇流带的电池片层，得到电池片层和完整玻璃。
作为优选方案，步骤A2中，所述一次加热的温度为80-145℃，时间为3-30min。
作为优选方案，所述一次加热的温度为130-140℃，时间为5-15min。
作为优选方案，步骤A2中，所述机械撕离背板的步骤具体为：夹住背板的长边或短边位置，并固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，使背板从组件上分离下来。
作为优选方案，采用夹块或者真空吸附装置固定玻璃。
作为优选方案，所述相对运动的速度为0.5-20cm/s。
作为优选方案，步骤A4中，所述二次加热的温度为150-195℃，时间为3-30min。
作为优选方案，所述二次加热的温度为180-190℃，时间为5-15min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明的方法将光伏组件各部分高效拆解，可实现在较低加热温度下机械拆解组件，回收得到铝边框、完整的钢化玻璃和背板，回收成分价值更高，无有害气体产生。另外由于分离出的电池片层中不再含有玻璃和背板杂质，无需考虑以上杂质的分离，大大减轻了后续回收电池片层材料的难度。
2)本发明在分离背板后即可按照阵列纹理将汇流带容易地分离出来，避免了后续需要采用专门的筛分机构来分离汇流带的操作。
3)本发明回收得到的玻璃纯净，且EVA含量可低至1％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热辅助机械拆解光伏组件的方法，所述光伏组件包括玻璃、电池片层、背板、铝框和接线盒附属装置，所述方法包括以下步骤：
步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒；
步骤A2，将拆除铝框和接线盒的光伏组件进行一次加热，然后机械撕离背板，得到完整背板；
步骤A3，将机械撕离背板后的光伏组件在一次加热的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出汇流带；
步骤A4，将挑出汇流带后的光伏组件进行二次加热，然后机械铲离已挑出汇流带的电池片层，得到电池片层和完整玻璃。
在一具体实施方式中，步骤A2中，所述一次加热的温度为80-145℃，时间为3-30min。本发明采用较低的一次加热温度，可使背板韧性更高，从而在分离过程中背板不易断裂，操作连续性高。
在一具体实施方式中，所述一次加热的温度为130-140℃，时间为5-15min。采用该更优选加热温度时，可使背板的分离效率更高。
在一具体实施方式中，步骤A2中，所述机械撕离背板的步骤具体为：夹住背板的长边或短边位置，并固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，使背板从组件上分离下来。
在一具体实施方式中，采用夹块或者真空吸附装置固定玻璃。
在一具体实施方式中，所述相对运动的速度为0.5-20cm/s。采用的相对运动速度过低时，会导致背板分离难度大；相对运动速度过高时，会导致背板发生破碎而无法获得完整背板。
在一具体实施方式中，步骤A4中，所述二次加热的温度为150-195℃，时间为3-30min。采用本发明较低的二次加热温度，可使EVA不发生黄变，加热过程无异味产生。
在一具体实施方式中，所述二次加热的温度为180-190℃，时间为5-15min。采用该优选的二次加热温度范围时，可达到最佳的EVA软化效果。
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：取一块废弃的晶体硅光伏组件(505*350mm)，机械铲除铝框和接线盒，测量剩余组件质量为1.5778kg。
步骤二：将剩余组件进行一次加热至135℃，加热14min后，机械撕离背板(具体操作为：夹住背板的长边或短边位置，并用夹块固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，相对运动的速度为10cm/s，使背板从组件上分离下来)。
步骤三：去除背板后的组件可清晰观察到汇流带，在135℃的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出组件中的汇流带；
步骤四：将挑出了汇流带的组件进行二次加热至190℃，加热8min后，机械铲离电池片层，将电池片层和玻璃分开。
最终回收到一张完整背板0.0948kg，电池片层0.1231kg，汇流带12.7g,完整玻璃1.3464kg，玻璃上EVA残留为0.07％。
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：取一块废弃的晶体硅光伏组件(505*350mm)，机械铲除铝框和接线盒，测量剩余组件质量为1.5683kg。
步骤二：将剩余组件进行一次加热至120℃，加热12min后，机械撕离背板(具体操作为：夹住背板的长边或短边位置，并用真空吸附装置固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，相对运动的速度为6cm/s，使背板从组件上分离下来)。
步骤三：去除背板后的组件可清晰观察到汇流带，在180℃的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出组件中的汇流带；
步骤四：将去除背板的组件二次加热至150℃，加热6min后，机械铲离电池片层，将电池片层和玻璃分开。
最终回收到一张完整背板0.0936kg，电池片层0.1228kg，汇流带12.8g完整玻璃1.3380kg，玻璃上EVA残留为0.09％。
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：取一块废弃的晶体硅光伏组件(505*350mm)，机械铲除铝框和接线盒，测量剩余组件质量为1.5736kg。
步骤二：将剩余组件进行一次加热至80℃，加热30min后，机械撕离背板(具体操作为：夹住背板的长边或短边位置，并用真空吸附装置固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，相对运动的速度为0.5cm/s，使背板从组件上分离下来)。
步骤三：去除背板后的组件可清晰观察到汇流带，在80℃的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出组件中的汇流带；
步骤四：将去除背板的组件二次加热至160℃，加热12min后，机械铲离电池片层，将电池片层和玻璃分开。
最终回收到一张完整背板0.0952kg，电池片层0.1245kg，汇流带12.8g，完整玻璃1.3403kg，玻璃上EVA残留为0.08％。
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：取一块废弃的晶体硅光伏组件(505*350mm)，机械铲除铝框和接线盒，测量剩余组件质量为1.5740kg。
步骤二：将剩余组件进行一次加热至145℃，加热15min后，机械撕离背板(具体操作为：夹住背板的长边或短边位置，并用真空吸附装置固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，相对运动的速度为15cm/s，使背板从组件上分离下来)。
步骤三：去除背板后的组件可清晰观察到汇流带，在145℃的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出组件中的汇流带；
步骤四：将去除背板的组件二次加热至195℃，加热8min后，机械铲离电池片层，将电池片层和玻璃分开。
最终回收到一张完整背板0.0932kg，电池片层0.1266kg，汇流带12.9g，完整玻璃1.3402kg，玻璃上EVA残留为0.06％。
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：取一块废弃的晶体硅光伏组件(505*350mm)，机械铲除铝框和接线盒，测量剩余组件质量为1.5695kg。
步骤二：将剩余组件进行一次加热至155℃，加热15min后，机械撕离背板(具体操作为：夹住背板的长边或短边位置，并用真空吸附装置固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，相对运动的速度为15cm/s，使背板从组件上分离下来)。由于加热温度较高，背板韧性降低，分离过程中背板发生断裂，分离操作连续性低，且无法获得一张完整的背板。
步骤三：去除背板后的组件可清晰观察到汇流带，在155℃的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出组件中的汇流带；
步骤四：将去除背板的组件二次加热至195℃，加热6min后，机械铲离电池片层，将电池片层和玻璃分开。
最终回收到背板0.0926kg，电池片层0.1248kg，汇流带12.8g，完整玻璃1.3386kg，玻璃上EVA残留为0.06％。
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 (8)
1.一种热辅助机械拆解光伏组件的方法，所述光伏组件包括玻璃、电池片层、背板、铝框和接线盒附属装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤A1，拆除光伏组件铝框和接线盒；
步骤A2，将拆除铝框和接线盒的光伏组件进行一次加热，然后机械撕离背板，得到完整背板；
步骤A3，将机械撕离背板后的光伏组件在一次加热的温度下，按照汇流带阵列纹理，挑出汇流带；
步骤A4，将挑出汇流带后的光伏组件进行二次加热，然后机械铲离已挑出汇流带的电池片层，得到电池片层和完整玻璃。
2.如权利要求1所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，步骤A2中，所述一次加热的温度为80-145℃，时间为3-30min。
3.如权利要求2所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，所述一次加热的温度为130-140℃，时间为5-15min。
4.如权利要求3所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，步骤A2中，所述机械撕离背板的步骤具体为：夹住背板的长边或短边位置，并固定玻璃，将夹住的背板和固定后的玻璃沿着工作台面相对运动，使背板从组件上分离下来。
5.如权利要求4所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，采用夹块或者真空吸附装置固定玻璃。
6.如权利要求4所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，所述相对运动的速度为0.5-20cm/s。
7.如权利要求1所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，步骤A4中，所述二次加热的温度为150-195℃，时间为3-30min。
8.如权利要求7所述的热辅助机械拆解光伏组件的方法，其特征在于，所述二次加热的温度为180-190℃，时间为5-15min。
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| CN115351052A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-18 | 深圳星河环境股份有限公司 | 退役光伏组件资源化回收系统及其操作方法 |
| CN115430692A (zh) * | 2022-09-03 | 2022-12-06 | 宁夏大学 | 一种分离回收退役光伏组件的新方法 |
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