CN114951204A - 物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法及回收设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法及回收设备，属于废弃光伏组件回收技术领域，包括：将有EVA包裹的电池片平铺在工作台上；在电池片上与焊带平行并且距离焊带1～3mm位置，切开金属带表面的EVA膜，形成缺口；具体表现为在铺开的电池片表面沿焊带长度方向在EVA膜上用刀具或针等尖锐器具切割、刺破胶膜，形成缺口，缺口总长度和焊带长度相同，以破坏EVA膜的表面应力；延缺口一端夹持金属带露出的一端，并沿电池片缺口方向施力抽拉，即可使金属带从EVA膜中抽出。本发明采用物理法提取焊带和汇流带，回收了焊带和汇流带，减少了回收电池片时分离焊带、汇流带的难题；同时也减少了铜、锡对硅粉的污染。

Description

物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法及回收设备

技术领域

本发明属于回收光伏组件内废弃金属材料技术领域，具体涉及一种物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法及焊带汇流带的回收设备。

背景技术

太阳能光伏组件内的焊带和汇流带，主要成分为表面镀锡、铅合金的铜丝或镀锡、铅、银合金的铜丝。焊带焊接在印刷有银电极的电池片表面，有规律的分布于电池片正、反面，汇流带是用于将电池片相互串在一起的金属导电体,其回收对整个电池片中硅材料的回收有重要意义。由于电池片及电池片上的焊带、汇流带被有机材料EVA包裹，EVA为柔性且拉伸强度较高的有机材料，焊带及汇流带在其内封装粘接。

目前的光伏组件回收方法有如下几种：(1)将电池组件进行高温炉焚烧热处理，使TPT、EVA胶膜发生热解。以分解出碎玻璃和晶硅体电池片。采用高温炉焚烧热处理技术，对废弃晶体硅太阳能电池组件进行焚烧热处理，可以回收到晶体硅电池片和破碎的玻璃。由于TPT背板、EVA胶膜、晶体硅和玻璃等材料在焚烧过程中，其化学性质会产生变性或损坏，给后续的相关回收处理工作增加了难度。尤其在焚烧中产生有害气体，造成环境污染。因此，是一种非环境友好的资源回收方法。

(2)将电池组件置入具有无机或有机溶解剂的容器中，利用无机或有机溶解剂使TPT、EVA胶膜发生溶解，以分解出完整玻璃和晶体硅电池片。采用无机或有机溶解剂浸泡废弃晶体硅太阳能电池组件，存在着分解速度缓慢，一般需要数小时甚至几天，效率低下。成本高。此外，无机溶解剂浸泡处理，会产生大量的废液及其有毒气体，污染环境。有机溶解剂浸泡处理技术，废液处理较难，回收效率太低，有机溶剂价格额昂贵，且大多数有机溶剂有毒。

(3)通过对电池组件破碎等工艺处理，获得碎玻璃及其TPT背板、EVA、晶硅体电池片的粘结材料颗粒。再用物理法筛选出玻璃、TPT、EVA、晶体硅电池片材料。采用粉碎筛选等物理法对废弃晶体硅太阳能电池组件的混合材料进行分离。此工艺方法虽然无环境污染问题，但很难实现单一材料的精准分离。玻璃仍得不到完整的回收，浪费资源。回收效率低，耗能大。

(4)将废弃的光伏组件拆解，TPT背板、EVA/电池片和玻璃单独分解回收。回收不彻底，且无法将焊带和汇流带单独分解回收。

发明内容

本发明实施例提供一种物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，旨在将光伏组件中的焊带和汇流带单独的回收，降低资源浪费，且能够避免对环境的污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，所述回收方法包括：

将有EVA包裹的电池片平铺在工作台上；

在电池片的一端切开金属带表面的EVA膜，形成缺口，露出金属带；

在铺开的电池片表面沿长度方向在EVA膜上打若干印记，以破坏EVA膜的表面应力；

压紧电池片；

夹持金属带露出的一端，并沿电池片长度方向抽拉，即可使金属带从EVA膜抽出。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述电池片的一端切开金属带表面的EVA膜，形成缺口，露出金属带之前，所述回收方法还包括：

将成卷的电池卷放开，并向后传送，至平铺的电池片在工作台上达到预设长度后切断。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在铺开的电池片表面沿长度方向在EVA膜上打若干印记，以破坏EVA膜的表面应力，包括：

采用自动打孔器在电池片上打印记，且自动打孔器具有沿工作台三维方向移动的自由度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在铺开的电池片表面沿长度方向在EVA膜上打若干印记，以破坏EVA膜的表面应力，包括：

采用自动打孔器在电池片上打印记，对应每条金属带的上方均设有自动打孔器，自动打孔器具有沿工作台二维方向移动的自由度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述自动打孔器包括支架、连接于支架上的气缸以及连接于所述气缸缸杆上的冲头。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述冲头的切刃为线性、三角形、方形或圆形。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述自动打孔器还包括与所述气缸的缸杆相连的工装板，所述工装板上呈矩形阵列设有多个所述冲头，以一次形成多点打孔。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，夹持金属带露出的一端，并沿电池卷长度方向抽拉，即可将金属带从EVA膜中抽出，包括：

气动夹爪，所述气动夹爪的两个夹指中，一个夹指的内侧设有可刺穿EVA膜的尖刺，另一个夹指的内侧设有防滑纹；所述气动夹爪具有三维方向的移动自由度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在打印记之前，所述工作台的两侧还设有压紧电池片两边的压紧机构。

第二方面，本发明实施例还提供了一种焊带汇流带的回收设备，用所述的回收方法以回收焊带和汇流带，包括：工作台和机架，所述工作台的上方设有滚轮上料机构、裁切机构、自动打孔器、压紧机构和气动夹爪，所述机架上设有直线滑台，所述裁切机构、所述自动打孔器和所述压紧机构均通过直线滑台实现移动；所述工作台上还设有带传送机构。

本发明提供的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，与现有技术相比，有益效果在于：通过在电池片上对EVA膜打印记破坏表面应力，降低焊带和汇流带与EVA膜的粘接力；而粘接强度和抗拉强度：焊带和EVA的粘接强度不低于40N/mm，EVA自身的抗拉强度不低于16MPa，焊带的抗拉强度不低于150MPa，焊带本身的抗拉强度远高于粘接力，因此通过破坏包覆在焊带表面的EVA膜的表面应力，就能够降低焊带受到的EVA膜的影响，从而能够实现从EVA内抽出焊带的目的。

本发明采用物理法提取焊带，不会破坏电池片的其他结构，因此不会受到破碎造成铜、锡干扰的问题，提高了焊带的分离纯度，避免了铜锡金属对硅粉的污染，也避免了焚烧、溶解、破碎、拆分分解等造成的环境污染、资源浪费及回收率低的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的回收设备的结构示意图；

附图标记说明：

1、工作台；2、滚轮上料机构；3、压平机构；4、切口机构；5、压紧机构；6、裁切机构；7、自动打孔器；8、气动夹爪；9、印记；10、电池片；11、金属带。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法进行说明。所述物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，所述回收方法包括：

S101，平铺：将有EVA包裹的电池片10平铺在工作台1上；

S102，切口：在电池片10上与金属带(焊带和汇流带)平行并且距离焊带1～3mm位置，切开金属带表面的EVA膜，形成缺口，方便金属带从缺口处拉出；

S103，打印记9：在铺开的电池片10表面沿长度方向在EVA膜上打若干印记9，以破坏EVA膜的表面应力；具体表现为在铺开的电池片表面沿焊带长度方向在EVA膜上用刀具或针等尖锐器具切割、刺破胶膜，刺破胶膜总长度和焊带长度相同，以破坏EVA膜的表面应力；

S104，压紧电池片；

S104，取出：沿缺口一端夹持金属带11露出的一端，并沿电池片10缺口方向施力抽拉，即可使金属带11从EVA膜中抽出。

本发明对焊带和汇流带回收的关键点是利用破坏EVA表面应力的原理，利用切分机械、多点打孔器或针孔设备破坏EVA表面应力，从缺口抽出汇流带和焊带，减小抽出焊带的阻力；保持焊带和汇流带的完整性。其中打孔或切割部位距离焊带的直线距离不超过3mm，误差±2mm。

本发明提供的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，与现有技术相比，有益效果在于：通过在电池片10上对EVA膜打印记9破坏表面应力，降低焊带和汇流带与EVA膜的粘接力；而粘接强度和抗拉强度：焊带和EVA的粘接强度不低于40N/mm，EVA自身的抗拉强度不低于16MPa，焊带的抗拉强度不低于150MPa，焊带本身的抗拉强度远高于粘接力，因此通过破坏包覆在焊带表面的EVA膜的表面应力，降低焊带抽拉时受到的阻力，从而能够实现从EVA内取出焊带的目的。

本发明采用物理法提取焊带和汇流带，回收了焊带和汇流带，减少了回收电池片时，需分离焊带、汇流带的难题。同时也减少了铜、锡对硅粉的污染。

本发明提供的回收方法回收了焊带和汇流带，对后续进一步回收硅粉减小了难度，后手的硅粉内减少了铜、锡干扰的问题，提高了硅的分离纯度，也避免了焚烧、溶解、破碎、拆分分解等造成的环境污染、资源浪费及回收率低的问题。

本发明采用物理法提取焊带和汇流带，不会破坏电池片10的其他结构，因此不会受到破碎造成铜、锡干扰的问题，不仅提高了焊带硅的分离纯度，避免了铜锡金属对硅粉的污染，也避免了焚烧、溶解、破碎、拆分分解等造成的环境污染、资源浪费及回收率低的问题。

本发明为了便于描述，将焊带和汇流带统称为金属带。

为了便于理解，针对电池片10术语解释如下：

焊带、汇流带：晶体硅电池组件生产用原材料。焊带宽度一般与电池片10的主栅线相同，用于将电池片10相互串在一起的金属导电体。汇流带：用于将之前各个串联在一起的电池片10相互连接。焊带的作用，太阳能电池片10的电流一般是通过电池片10表面的印刷电极收集，并通过在电极上的焊接焊带连接的作用收集电流。汇流带的作用是用于将串焊好的电池片10连接起来，形成一个回路。另一个作用是组件层压完成后用于和接线盒连接。

焊带的规格：有圆形焊带和扁形焊带。厚度一般在0.075-0.40mm，宽度在0.8-2.5mm。汇流带规格：偏平长条形，厚度一般大于0.2mm，宽度一般大于4.0mm。

在S102步骤之前，所述回收方法还包括：

将成卷的电池卷放开，并向后传送，至平铺的电池片10在工作台1上达到预设长度后切断。

作为可选地实施方式，S103步骤，采用自动打孔器7在电池片10上打印记9，且自动打孔器7具有沿工作台1三维方向移动的自由度。

本实施例中的三维方向，以工作台1的长度方向为X轴向，以其宽度方向为Y轴向，高度方向为Z轴向，构成三维空间移动。其中自动打孔器7安装在设备框架上，随设备框架上的三维移动机构根据预设轨迹移动，在焊带和汇流带上包覆的EVA膜上打印记9。

作为另一种可选地实施方式，S103步骤，包括：采用自动打孔器7在电池片10上打印记9，对应每条金属带的上方均设有自动打孔器7，自动打孔器7具有沿工作台1二维方向移动的自由度。本实施例所称的二维为X轴向和Y轴向，当自动打孔器7不工作时需要抬高，因此也具有Z轴向的移动。通过设置多个自动打孔器7，分别对每条焊带和汇流带上的膜层进行打印记9，提高打孔的效率。

本实施例的具体设计方案，可设计与电池片10焊带结构相匹配的刀具或多点打孔器，刀具数量与焊带数量匹配并可调，同理打孔器的打孔间距和打孔数量可调。可提高应力破坏的效率，从而提高焊带回收的效率。

作为一种可选地实施方式，自动打孔器7包括支架、连接于支架上的气缸以及连接于气缸缸杆上的冲头。

可选地，冲头的切刃为线性、三角形、方形或圆形。也即可以在EVA膜上打出不同形状的印记9，破坏表面应力。

在一些实施例中，自动打孔器7还包括与气缸的缸杆相连的工装板，工装板上呈矩形阵列设有多个冲头，以一次形成多点打孔。例如，焊带和汇流带均具有一定的宽度，设置宽度方向和一定长度方向的工装板，并在工装板上设置多个冲头，在一个宽度和长度单元内，可一次打出若干印记9，提高打印记9的效率，从而提高回收的效率。

S104步骤中，压紧机构包括压紧气缸及连接在压紧气缸缸杆上的压板，压板的长度和宽度适配裁切的电池片的长宽。打印记时，压紧机构沿直线滑台滑走，离开电池片的上方，自动打孔器移动到电池片的上方打印记，当打印记工作完成后，自动打孔器移开，压紧机构移动到电池片的上方，并将电池片压紧，以避免在焊带抽拉过程中电池片翘起。

可选地，压紧机构的压板可拆卸，当需要压紧电池片时，装上压板，当不需要时，卸下压板，以避免压板占用较大的空间。可拆卸连接方式可以为螺栓连接、卡接等。

作为压紧机构的另一种实施方式，可以采用多个压紧机构，例如，将压板的在电池片长度方向的长度缩短，仅仅在电池片的两端和中间压上压板，此时，相邻压板之间具有间隔，也能够将电池片压住，以便于焊带的抽拉。

S105步骤中，采用气动夹爪8夹持，气动夹爪8的两个夹指中，一个夹指的内侧设有可刺穿EVA膜的尖刺，另一个夹指的内侧设有防滑纹；气动夹爪8具有三维方向的移动自由度。通过尖刺和防滑纹，提高夹持的力度，使焊带和汇流带撕裂EVA膜而拉出。

本实施例采用真空吸附固定电池片10，为了提高电池片10固定的可靠性，避免拉出焊带时电池片10松动，在打印记9之前，工作台1的两侧还设有压紧电池片10两边的压紧机构5。本实施例所用的夹紧机构可以为气缸、电动推杆等，气缸的缸杆下端设有压块，缸杆向下伸出，通过压块压紧电池片10的两边，可设置多个夹紧机构。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本发明回收工作过程如下：电池片10及电池片10上的焊带和汇流带被有机材料EVA包裹。EVA为柔性且拉伸强度较高的有机材料，焊带在其内封装，粘接。要取出焊带，首先要撕开焊带表面的EVA，破坏EVA胶膜的应力。EVA在没有缺口的情况下受拉力很大，但在局部撕开口后，再受拉力，缺口处会形成较大的应力集中，用较小的力就可以把EVA撕开。

因此，本发明以光伏组件剥离玻璃后的有机板材作为电池片10进行焊带和汇流带的提取，按照一定的形状要求沿焊带长度方向打印一列印记9，印记9要透过整个EVA胶膜，且不能破坏焊带结构，印记9形状为直线型、三角形、方形或圆形，利用刀切、针孔打印或铁圈打孔器打印，破坏EVA表面应力结构。

然后再用夹具(夹住焊带一端，夹具起固定和夹持焊带的作用，夹具一端为尖锐结构，单齿或多齿，另一端为平面带槽结构，单齿或多齿与槽口对应，方便夹取；夹具温度0-200℃，通过移动将上下两根焊带沿印记9撕出。为了更方便的夹取汇流带和焊带，夹具可以有一定的温度，其温度可以是常温到200℃之间。金属汇流带和焊带与有机材料EVA、背板和无机材料电池片10分离后，对后续电池片10的回收创造了便利条件，本发明未使用消耗高能量的方式，例如采用EVA加热热解或利用液氮等低温破坏EVA应力等方式，因而能够降低了能源消耗，回收节能环保。

由于EVA膜应力遭到破坏，此时EVA的表面应力降低或基本上无EVA的表面应力，焊带仅需破坏与电池片10和EVA的粘接力即可。而焊带本身的抗拉强度远高于粘接力，因此能够实现从EVA内取出焊带的目的。

其中，拉出汇流带原理与焊带原理相同。

基于同一发明构思，参见图2，本申请实施例还提供一种焊带汇流带的回收设备，以回收焊带和汇流带，包括：工作台1和机架，所述工作台1的上方设有滚轮上料机构2、裁切机构6、自动打孔器7、压紧机构5和气动夹爪8，所述机架上设有直线滑台，所述裁切机构6、所述自动打孔器7和所述压紧机构5均通过直线滑台实现移动；所述工作台1上还设有带传送机构。

其中，各机构均在设备框架上安装，滚轮上料机构2包括驱动电机及滚轮，电池片10卷绕在滚轮上，驱动电机电动滚轮旋转，将电池片10放开；

在设备框架上还设有压平机构3，电池片10从滚轮上放开，进入传送带上，随传送带向后传输，此时，通过压平机构3，可将电池片10整理平整的在传送带上，当电池片10在传送带上时，压平机构3的压板与传送带之间保持一定的间距，以使电池片10通过将电池片10整理平整，压平机构3采用气缸带动压板上下移动；

当电池片10在工作台1上平铺一定的长度后，此时，裁切机构6工作，也即，可以沿着电池片10宽度，从一端向另一端移动，将电池片10切断，裁切机构6包括电机和旋转切片；

裁切机构6抬起，在电池片10的裁切端切开缺口，可采用气缸带动的切刀的切口机构4，垂直向下切出一定长度的缺口；然后采用自动打孔器7沿焊带宽度和长度方向移动打出印记9；

自动打孔器7打印记9后移开，压紧机构移动到电池片上方，压板向下移动压紧电池片；

利用多个夹具，夹持各条焊带，向后移动，即可将焊带拉出；拉出的焊带放入工作台1右端设置的料箱内。

本发明对于焊带和汇流带回收的关键点是利用破坏EVA表面应力的原理，利用切分、多点打孔器或针孔设备破坏EVA表面应力，从切口抽出汇流带和焊带，减小抽出焊带的阻力，保持焊带和汇流带的完整性。打孔或切割部位距离焊带的直线距离不超过3mm，误差±2mm。

本发明裁切机构6，可以利用旋转刀具机械，其他的利用打孔或针孔机械来代替旋转刀具，能达到同样的目的。

本实施例的气动夹爪8作为夹具，也可以采用90度旋转自由度的夹持机械手直接夹持焊带，设置在工作台1的前后两侧，拉出焊带后，旋转将焊带放入两侧的料箱内。

需要说明的是，本示例提及的X、Y、Z三方向的移动，基于现有技术的直线滑轨即可实现，可以利用多个直线滑台，直线滑台可以采用二维移动，也可以组合为三维移动方式，是一种常规的技术，在各机构作业后避让，可为另一个机构提供作业空间。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：

将有EVA包裹的电池片(10)平铺在工作台(1)上；

在电池片上平行金属带(11)的方向切开金属带表面的EVA膜，形成缺口，破坏层压在金属带(11)上的两层胶膜的应力；

在铺开的胶膜表面沿金属带(11)长度方向在EVA膜上打若干印记(9)，以破坏EVA膜的表面应力；

压紧电池片；

沿缺口端夹持金属带(11)露出的一端，并沿电池片(10)长度方向抽拉，即可使金属带(11)从EVA膜中抽出。

2.如权利要求1所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，所述电池片(10)的一端切开金属带表面的EVA膜，形成缺口，露出金属带之前，所述回收方法还包括：

将成卷的电池卷放开，并向后传送，至平铺的电池片(10)在工作台(1)上达到预设长度后切断。

3.如权利要求1所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，在铺开的电池片(10)表面沿长度方向在EVA膜上打若干印记(9)，以破坏EVA膜的表面应力，包括：

采用自动打孔器(7)在电池片(10)上打印记(9)，且自动打孔器(7)具有沿工作台(1)三维方向移动的自由度。

4.如权利要求1所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，在铺开的电池片(10)表面沿长度方向在EVA膜上打若干印记(9)，以破坏EVA膜的表面应力，包括：

采用自动打孔器(7)在电池片(10)上打印记(9)，对应每条金属带的上方均设有自动打孔器(7)，自动打孔器(7)具有沿工作台(1)二维方向移动的自由度。

5.如权利要求3或4所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，所述自动打孔器(7)包括支架、连接于支架上的气缸以及连接于所述气缸缸杆上的冲头。

6.如权利要求5所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，所述冲头的切刃为线性、三角形、方形或圆形。

7.如权利要求5所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，所述自动打孔器(7)还包括与所述气缸的缸杆相连的工装板，所述工装板上呈矩形阵列设有多个所述冲头，以一次形成多点打孔。

8.如权利要求1所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，夹持金属带露出的一端，并沿电池卷长度方向抽拉，即可将金属带从EVA膜中抽出，包括：

气动夹爪(8)，所述气动夹爪(8)的两个夹指中，一个夹指的内侧设有可刺穿EVA膜的尖刺，另一个夹指的内侧设有防滑纹；所述气动夹爪(8)具有三维方向的移动自由度。

9.如权利要求1所述的物理法回收光伏组件内焊带汇流带的回收方法，其特征在于，在打印记(9)之前，所述工作台(1)的两侧还设有压紧电池片(10)两边的压紧机构(5)。

10.一种回收设备，其特征在于，基于如权利要求1-9任一项所述的回收方法以回收焊带和汇流带，包括：工作台(1)和机架，所述工作台(1)的上方设有滚轮上料机构(2)、裁切机构(6)、自动打孔器(7)、压紧机构(5)和气动夹爪(8)，所述机架上设有直线滑台，所述裁切机构(6)、所述自动打孔器(7)和所述压紧机构(5)均通过直线滑台实现移动，所述工作台(1)上还设有带传送机构。

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