CN115488128B - 一种拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废弃晶体硅太阳能电池组件回收处理技术领域，具体为一种拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线及方法。该拆解线包括上料装置、传送装置、边框拆解装置、加热装置和背膜拆解装置；上料装置用于太阳能电池板的自动上料；传送装置用于上料装置和边框拆解装置、边框拆解装置和加热装置、加热装置和背膜拆解装置之间的衔接；边框拆解装置上方设置有两个电动推杆用来实现边框的自动化拆解；加热装置用于加热破坏EVA的黏性，使其短暂失效；背膜拆解装置上方设有用于去除背膜的真空吸盘，下方设置有用于固定的吸盘。本发明拆解线实现了晶体硅太阳能电池的自动化拆解，在降低人工劳动强度的同时也降低了拆解报废率，极大提高了拆解效率。
Description
技术领域
本发明涉及废弃晶体硅太阳能电池组件回收处理技术领域，特别涉及一种拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线及方法。
背景技术
近年来，由于化石能源本身储量的减少，原油价格不断上涨，因此迫切寻求一种可靠的清洁能源来应对今后可能发生的能源危机。太阳能作为一种无污染、潜能大的清洁能源，受到了极大的关注。关于对太阳能的利用，晶体硅太阳能电池由于其寿命长、可再生以及无污染等优秀特点得到了广泛的应用。然而，传统的晶体硅电池的使用寿命是有限的，通常在25年左右，随着太阳能电池的广泛应用接下来的一段时间里必将面临着大量报废的现象，如何处理这些报废的晶体硅太阳能电池，成为了目前亟待解决的问题。其中，关于对晶体硅太阳能电池背膜和边框的拆解一直是一个较难解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用自动化技术完成对废弃晶体硅太阳能电池高效率、无损化拆解的工艺及拆解线。该拆解线能实现将废弃晶体硅太阳能电池组件中边框和背膜的完全拆解，实现整个生产工艺的无损化，保证后续拆解和提取的效率。
本发明的技术方案具体介绍如下：
一种拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线，其包括上料装置、传送装置、边框拆解装置、加热装置和背膜拆解装置；所述上料装置设置在本拆解线的最前端，用于太阳能电池板的自动上料；所述传送装置包括第一输送机、第二输送机、第三输送机，所述第一输送机用于上料装置和边框拆解装置之间的上料衔接，所述第二输送机用于边框拆解装置和加热装置之间的上料衔接，所述第三输送机用于加热装置和背膜拆解装置之间的衔接；所述边框拆解装置上方设置有两个电动推杆用来实现边框的自动化拆解；所述加热装置用于加热，破坏EVA光伏封装膜的黏性，使其短暂失效；所述背膜拆解装置上方设有用于拆解的真空吸盘，下方设置有用于固定的吸盘。
本发明中，所述上料装置包括机架、水平X轴移动模组、水平Y轴移动模组、第一伸缩气缸、吸盘座和吸盘；水平X轴移动模组有两个，其安装在机架的顶部，水平Y轴移动模组的两端和两个水平X轴移动模组滑动连接，使得水平Y轴移动模组可以沿着X轴方向滑动，第一伸缩气缸竖直安装在水平Y轴移动模组中间位置，第一伸缩气缸的底部固定连接有吸盘座，吸盘座上安装若干吸盘，第一伸缩气缸的伸缩带动吸盘座竖直上下移动。
本发明中，所述边框拆解装置包括机架、吸盘座固定板、第二伸缩气缸、吸盘、升降架模块、电动推杆固定架、旋转电机、电动推杆；机架固定在地面上，吸盘座固定板固定在机架下部，吸盘座固定板上安装第二伸缩气缸，第二伸缩气缸的活塞杆的上部和吸盘座固定连接，吸盘座上安装若干吸盘；升降架模块固定在机架一侧，升降架模块上竖直设置有两根直线导轨，电动推杆固定架安装在直线导轨的滑块上，电动推杆固定架上安装旋转电机，旋转电机的输出轴向下伸出与连接板相连，连接板的下部设置两个电动推杆，工作时两个电动推杆的推出轴相对朝外水平推出。
本发明中，所述加热装置包括机架和加热机构，加热机构安装在机架的顶部，加热机构整体呈箱型，箱体的侧面上对称设置用于太阳能电池板进出箱体的进、出口，进出口为大小一样对称的开口，箱体内设置蒸汽喷头。
本发明中，所述背膜拆解装置包括机架、吸盘座、吸盘座固定板、吸盘伸缩气缸、拆解平面板、升降模块架、吸盘支撑架和吸盘，机架固定在地面上，吸盘座固定板上安装第三伸缩气缸，第三伸缩气缸的活塞杆的上部和吸盘座固定连接，吸盘座上安装若干吸盘；拆解平面板固定在机架顶部，升降模块架设置在机架的一侧，升将模块架上竖直设置有两根直线导轨，吸盘支撑架固定在直线导轨的滑块上上，吸盘安装在吸盘支撑架上。
本发明提供一种基于上述的拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线的方法，包括以下步骤：
(1) 人工将待拆解的太阳能电池板整齐堆放至上料装置的下方，利用上料装置中的吸盘实现太阳能电池板的吸住和放开，利用水平X轴移动模组、水平Y轴移动模组和第一伸缩气缸的配合，实现太阳能电池板的X、Z轴方向的运动，将太阳能电池板上料至第一输送机上，再通过第一输送机将太阳能电池板运至边框拆解装置处；
(2) 太阳能电池板到达至边框拆解装置处后，边框拆解装置下部的吸盘在第一伸缩气缸的作用下向上移动直至吸盘贴合太阳能电池板表面，随后气泵启动吸盘与太阳能电池板表面产生负压，将太阳能电池板牢牢固定住，边框拆解装置的上部电动推杆下降直至太阳能电池板的边框以内，启动电动推杆，推杆抵住边框进行外推直至边框脱落，完成后旋转电机工作，将电动推杆旋转90°完成另外对边的拆解；
(3) 完成边框拆解后，将拆解边框后的太阳能电池板通过第二输送机输送至加热装置内，对其进行加热，加热温度范围为200~300℃，加热时间为1~3分钟。
(4) 加热完成后通过第三输送机输送至背膜拆解装置内，通过背膜拆解装置内上下的两组吸盘分别将太阳能电池板的玻璃面和背膜面吸附固定，控制上下吸盘组相对上下位移将背膜与玻璃基板分离。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明中上料装置使用伸缩气缸和真空吸盘组合完成对太阳能电池板的精准无损上料。该上料装置利用伸缩气缸将真空吸盘移动到物料的上表面，再利用气泵启动吸盘与太阳能电池板表面产生负压将太阳能电池板牢牢固定住，然后通过竖直和横向的移动将太阳能电池板精准放置在第一传送带上。相比于传统的人工上料，该自动上料装置效率更高，并且由于利用的是吸盘的吸力，不会对太阳能电池板造成任何损坏。同时，本发明中对太阳能电池板进行固定的方式均采用真空吸盘固定，相比于传统机械夹具固定的方式，真空吸盘不会对晶体硅太阳能电池板表面的玻璃盖板造成损坏，避免玻璃破碎后会增加后续玻璃和硅片的分离难度。
本发明使用智能化电动推杆完成对太阳能电池边框的自动化拆解；使用加热法和物理拆解结合的方法，在极大地降低能耗、减少了污染的同时，又能完成对背膜的无损拆解。
本发明的高效率、自动化拆解工艺及生产线操作简单方便，相比于人工拆解，本发明拆解效率高，物料报废率低；相比于传统的气动边框拆解装置，本发明结构简单，能量损耗低，智能化程度高；相比于传统的化学分解背膜法，本发明不产生废液无需再对废液进行处理，同时本发明在拆解时长上也比传统的化学分解法具有明显的优势。本发明生产线实现了物料在拆解过程中的自动化、智能化、高效化，降低了人工劳动强度，减少了拆解过程中产生的二次污染，有利于更加清洁的生产。
附图说明
图1是拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线的结构示意图。
图2上料装置的结构示意图。
图3边框拆解装置的结构示意图。
图4加热装置的结构示意图。
图5背膜拆解装置的结构示意图。
图中标号：001-上料装置，002-第一输送机，003-边框拆解装置，004-第二输送机，005-加热装置，006-第三输送机，007-已拆掉边框的太阳能电池板，008-背膜拆解装置，009-太阳能电池板，101-机架，102-水平X轴移动模组，103-水平Y轴移动模组，104-第一伸缩气缸，105-吸盘座，106-吸盘，109-太阳能电池板物料堆，301-机架，302-吸盘座固定板，303-第二伸缩气缸，304-吸盘，305-拆解平台面板，306-升降架模块，307-电动推杆固定架，308-电机，309-联轴器，310-连接板，311-电动推杆，312-太阳能电池板边框，313-推出轴，501-机架，502-加热装置，503-进出口，801-机架，804-吸盘座，802-吸盘座固定板，803-第三伸缩气缸，805-拆解平面板，806-挡条，807-升降模块架，808-吸盘支撑架，809-吸盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
参考图1~5，实施例中提供一种拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线，其包括上料装置001、传送装置、边框拆解装置003、加热装置005和背膜拆解装置008；
上料装置001设置在本拆解线的最前端，用于太阳能电池板009的自动上料；
传送装置包括第一输送机002、第二输送机004、第三输送机006，第一输送机002用于上料装置001和边框拆解装置003之间的上料衔接，第二输送机004用于边框拆解装置003和加热装置005之间的上料衔接，第三输送机006用于加热装置005和背膜拆解装置008之间的衔接；
边框拆解装置003上方设置有两个电动推杆311用来实现边框的自动化拆解；
加热装置005用于加热，破坏光伏封装胶EVA的黏性，使其短暂失效；
背膜拆解装置008上方设有用于拆解背膜的真空吸盘809，下方设置有用于固定的吸盘。
实施例中，上料装置001包括机架101、水平X轴移动模组102、水平Y轴移动模组103、第一伸缩气缸104、吸盘座105、吸盘组106等组成，机架101采用四根立柱固定在地面上，水平X轴移动模组102有两个，分别垂直固定在四根立柱顶部，水平Y轴移动模组103的两端和两个水平X轴移动模组103滑动连接，整个水平Y轴移动模组102可以沿着进料方向（X轴方向）滑动，第一伸缩气缸104竖直安装在水平Y轴移动模组103中间，且底部固定连接有吸盘座105，第一伸缩气缸104可带动吸盘座105竖直上下移动，吸盘106有四个，分别固定在吸盘座105的四角。
实施例中，传送装置包括第一输送机002、第二输送机004、第三输送机006均为带式输送机，输送带为耐高温输送带。
实施例中，边框拆解装置003包括机架301、吸盘座固定板302、第二伸缩气缸303、吸盘304、拆解平台面板305、升降架模块306、电动推杆固定架307、电机308、连接板310、电动推杆311和推出轴313，机架301固定在地面上，吸盘座固定板302固定在机架301下部的连接杆上，吸盘座固定在第二伸缩气缸303的伸缩轴上，第二伸缩气缸303固定在吸盘座固定板303中间，吸盘304有四个，分别固定在吸盘座的四角，拆解平台面板305固定在机架301顶部，升降架模块306固定在机架301一侧，升降架模块306上通过直线滑块固定电动推杆固定架307，电动推杆固定架307上固定有电机座，电机308安装在电机座上，电机轴与连接板310相连接，连接板310的下部设置两个电动推杆311，两个电动推杆311的推出轴313相对朝外。
实施例中，加热装置005包括机架501、加热机构502、进出口503，机架501固定在地面上、加热机构502固定在机架501顶部，加热机构502整体呈箱型，沿着进料方向的箱体的侧面上对称设置有进出口503，蒸汽喷头对进入箱体内的太阳能电池板009进行加热。
实施例中，背膜拆解装置008包括机架801、吸盘座804、吸盘座固定板802、第三伸缩气缸803、拆解平面板805、挡条806、升降模块架807、吸盘支撑架808、吸盘809，吸盘座固定板802固定在机架801下部的连接杆上，吸盘座固定在第三伸缩气缸803的伸缩轴上，第三伸缩气缸803固定在吸盘座固定板802中间，吸盘809有四个，分别固定在吸盘座804的四角，拆解平面板805固定在机架801顶部，挡条806固定在拆解平面板805的出料一侧，升降模块架807设置在机架801的一侧，吸盘支撑架808通过滑块安装在升降模块架807上，吸盘809固定在吸盘支撑架808上。
实施例中，一种拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解方法，其方法步骤为：
(1) 人工将待拆解的太阳能电池板009整齐堆放至上料装置001的下方，操控上料装置001，吸盘座105随着第一伸缩气缸104的伸出向下运动到一定位置使得吸盘106吸住太阳能电池板009，之后第一伸缩气缸104收回，太阳能电池板009随着水平Y轴移动模组103沿着进料方向移动到第一输送机002上方，吸盘106放开太阳能电池板009，太阳能电池板009被放至第一输送机002上，被输送至边框拆解装置003处。
(2) 太阳能电池板009到达边框拆解装置003处后，边框拆解装置003下部的吸盘304在第二伸缩气缸303的作用下向上移动直至吸盘304贴合太阳能电池板009表面，随后气泵启动吸盘009与太阳能电池板009表面产生负压，将太阳能电池板009牢牢固定住，边框拆解装置003的上部电动推杆311下降直至太阳能电池板009的边框以内，启动电动推杆211，推出轴313将抵住边框进行外推直至边框脱落，完成后将电动推杆311旋转90°完成另外对边的拆解。
(3) 完成边框拆解后，拆解边框后的太阳能电池板009通过第二输送机004输送至加热装置005内，对其进行加热，加热温度范围为200~300℃，加热时间为1~3分钟。
(4) 加热完成后通过第三输送机006输送至背膜拆解装置008内，通过背膜拆解装置008内上下的吸盘809分别将太阳能电池板的玻璃面和背膜面吸附固定，控制上下吸盘809相对上下位移将背膜与玻璃基板分离。
实施例1
以功率100W的单晶硅太阳能电池为拆解目标，该功率的太阳能电池尺寸长度为830mm，宽度为670mm。在将带拆解目标放在地面上后，由上料装置001放置到第一输送机002上，然后由第一输送机002传送到边框拆解装置003的拆解平台面板305上，传送到拆解平台面板305后，下方吸盘304和上方的电动推杆固定架307工作，利用上下夹紧的力使得下方的吸盘304和太阳能电池表面的玻璃面板充分接触，达到固定的目的。接着，上方的电动推杆311开始动作，再完全伸出拆下长边框后推出轴313开始收缩，完全收缩后，旋转电机开始动作，旋转90°后电动推杆311再次伸出，拆下剩余的两边。然后由人工将边框拆解完成的晶体硅太阳能电池板放置到第二输送机004，将组件送入加热装置005中，加热装置005内部蒸汽喷头开始工作，喷出的蒸汽均匀接触到背膜部分，在250℃高温加热2分钟后，背膜与硅片之间的EVA开始出现明显的失重，黏性程度明显降低，然后第三输送机006立即开始工作，立即将太阳能电池组件输送至背膜拆解装置008内，第三输送机006将待拆模的组件送至背膜拆解装置008内的拆解平台面板805上，由底部第三伸缩气缸803将吸盘伸至太阳能电池的面板上进行吸附，将太阳能电池板组件底部固定住，通过升降模组架809带动吸盘支撑架808将吸盘809与背膜贴合，然后将背膜吸起向上移动进行背膜分离。
实施例2
以功率150W的单晶硅太阳能电池为拆解目标，该功率的太阳能电池尺寸长度为1150m，宽度为670mm；拆解线和拆解方法同实施例1。
实施例3
以功率200W的单晶硅太阳能电池为拆解目标，该功率的太阳能电池尺寸长度为1510mm，宽度为670mm；拆解线和拆解方法同实施例1。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于拆解废弃晶体硅太阳能电池组件的拆解线的工作方法，其特征在于，拆解线包括上料装置、传送装置、边框拆解装置、加热装置和背膜拆解装置；所述上料装置设置在本拆解线的最前端，用于太阳能电池板的自动上料，其包括机架、水平X轴移动模组、水平Y轴移动模组、第一伸缩气缸、吸盘座和吸盘；所述传送装置包括第一输送机、第二输送机和第三输送机，所述第一输送机用于上料装置和边框拆解装置之间的上料衔接，所述第二输送机用于边框拆解装置和加热装置之间的上料衔接，所述第三输送机用于加热装置和背膜拆解装置之间的衔接；所述边框拆解装置上方设置有两个电动推杆用来实现边框的自动化拆解，其包括机架、吸盘座固定板、第二伸缩气缸、吸盘、升降架模块、电动推杆固定架、旋转电机和电动推杆；所述加热装置用于加热，破坏EVA光伏封装膜的黏性，使其短暂失效；所述背膜拆解装置上方设有用于拆解的真空吸盘，下方设置有用于固定的吸盘；其中：所述背膜拆解装置包括机架、吸盘座、吸盘座固定板、吸盘伸缩气缸、拆解平面板、升降模块架、吸盘支撑架和吸盘，机架固定在地面上，吸盘座固定板上安装第三伸缩气缸，第三伸缩气缸的活塞杆的上部和吸盘座固定连接，吸盘座上安装若干吸盘；拆解平面板固定在机架顶部，升降模块架设置在机架的一侧，升降模块架上竖直设置有两根直线导轨，吸盘支撑架固定在直线导轨的滑块上，用于拆解的真空吸盘安装在吸盘支撑架上；
该工作方法包括以下步骤：
(1) 人工将待拆解的太阳能电池板整齐堆放至上料装置的下方，利用上料装置中的吸盘实现太阳能电池板的吸住和放开，利用水平X轴移动模组、水平Y轴移动模组和第一伸缩气缸的配合，实现太阳能电池板的X、Y、Z轴方向的运动，将太阳能电池板上料至第一输送机上，再通过第一输送机将太阳能电池板运至边框拆解装置处；
(2) 太阳能电池板到达至边框拆解装置处后，边框拆解装置下部的吸盘在第二伸缩气缸的作用下向上移动直至吸盘贴合太阳能电池板表面，随后气泵启动吸盘与太阳能电池板表面产生负压，将太阳能电池板牢牢固定住，边框拆解装置的上部电动推杆下降直至太阳能电池板的边框以内，启动电动推杆，推杆抵住边框进行外推直至边框脱落，完成后旋转电机工作，将电动推杆旋转90°完成另外对边的拆解；
(3) 完成边框拆解后，将拆解边框后的太阳能电池板通过第二输送机输送至加热装置内，对其进行加热，加热温度范围为200~300℃，加热时间为1~3分钟；
(4) 加热完成后通过第三输送机输送至背膜拆解装置内，通过背膜拆解装置内上下的两组吸盘分别将太阳能电池板的玻璃面和背膜面吸附固定，控制上下吸盘组相对上下位移将背膜与玻璃基板分离。
2.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述上料装置中，水平X轴移动模组有两个，其安装在机架的顶部，水平Y轴移动模组的两端和两个水平X轴移动模组滑动连接，使得水平Y轴移动模组可以沿着X轴方向滑动，第一伸缩气缸竖直安装在水平Y轴移动模组中间位置，第一伸缩气缸的底部固定连接有吸盘座，吸盘座上安装若干吸盘，第一伸缩气缸的伸缩带动吸盘座竖直上下移动。
3.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述边框拆解装置中，机架固定在地面上，吸盘座固定板固定在机架下部，吸盘座固定板上安装第二伸缩气缸，第二伸缩气缸的活塞杆的上部和吸盘座固定连接，吸盘座上安装若干吸盘；升降架模块固定在机架一侧，升降架模块上竖直设置有两根直线导轨，电动推杆固定架安装在直线导轨的滑块上，电动推杆固定架上安装旋转电机，旋转电机的输出轴向下伸出与连接板相连，连接板的下部设置两个电动推杆，工作时两个电动推杆的推出轴相对朝外水平推出。
4.根据权利要求1所述的工作方法，其特征在于，所述加热装置包括机架和加热机构，加热机构安装在机架的顶部，加热机构整体呈箱型，箱体的侧面上对称设置用于太阳能电池板进出箱体的进、出口，进出口为大小一样对称的开口，箱体内设置蒸汽喷头。
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