CN116234638A - 太阳能面板的再利用方法和用于再利用太阳能面板的装置 - Google Patents

Abstract

提供一种高效地从太阳能面板分离盖玻璃并再利用太阳能面板的方法及其装置。太阳能面板的再利用方法包括：(1)掌握包含盖玻璃的厚度及盖玻璃的硬度在内的太阳能面板的特征量；(2)基于太阳能面板的特征量来设定处理的条件；以及(3)基于处理条件通过使处理介质对太阳能面板施加碰撞力，以将盖玻璃从太阳能面板分离。

Description

太阳能面板的再利用方法和用于再利用太阳能面板的装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能面板的再利用方法和用于再利用太阳能面板的装置。

背景技术

从不排出温室效应气体的可再生能源这一观点出发，太阳能面板的太阳能发电系统受到关注，设备的导入急剧地进行着。太阳能面板的寿命设定为约25～30年，预计届时会产生包括太阳能面板在内的大量废弃物。例如，根据我国环境部的测算，预计在2039年将排放约80万吨废弃物。因此，当务之急是确立对太阳能面板进行再利用并循环的系统。

图3示意性地示出了普通太阳能面板的一部分的剖视图。太阳能面板100是包括电极102b，并且通过配线102c连结的太阳电池单元102a由盖玻璃101、密封件102d(例如，EVA(乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)和背板103密封并经由密封件104b而嵌入有外框104a(例如铝)的板状的结构物。以下，将太阳电池单元102a经由密封件102d密封的层102称为发电层。

以往，难以从太阳能面板分离盖玻璃，将太阳能面板本身粉碎来处理。但是，如果能够分离盖玻璃，则盖玻璃能够作为玻璃进行再利用，另外，预期能够从发电层等电池构件回收银、铝等有价物。即，期望确立能够有效地分离来自太阳能面板的盖玻璃的技术。

在专利文献1中公开了一种太阳能面板的再利用方法，包括：从作为再利用对象的太阳电池面板去除框架、输出线缆、端子箱等的“分解工序”；对太阳能面板实施退火处理而使盖玻璃与密封件的粘接力降低的“加热软化工序”；使盖玻璃的一部分剥离的“第一剥离工序”；使盖玻璃完全地剥离的“第二剥离工序”；以及回收被剥离出的盖玻璃的“回收工序”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015-110201号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述专利文献1中的“加热软化工序”中，在加热太阳能面板之后，使之缓慢冷却至室温。根据该专利文献，该加热时间需要60～90分钟。另外，在“第一剥离工序”中，为了使密封件软化而实施加热处理。因此，从处理时间等观点出发，期望确立新的再利用方法。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，本发明所要解决的技术问题在于提供一种从太阳能面板高效地分离盖玻璃并再利用太阳能面板的方法及其装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的一个方面是太阳能面板的再利用方法。该再利用方法包括以下的工序。

(1)掌握包含盖玻璃的厚度及盖玻璃的硬度在内的太阳能面板的特征量。

(2)基于太阳能面板的特征量来设定处理条件。

(3)基于处理条件，通过处理介质对太阳能面板施加冲击力，将盖玻璃(覆盖太阳能面板的表面的构件)从太阳能面板分离。

根据本发明的一个方面，由于基于太阳能面板的特征量来设定处理条件，因此，能够在不破坏盖玻璃下的发电层的情况下，通过处理介质来适当地分离仅盖玻璃。

在本发明的一个实施方式中，处理介质也可以是直径为0.6～3.0mm的粒子。而且，从太阳能面板分离盖玻璃包括以下的操作。

(1)使处理介质与上述太阳能面板碰撞，而使盖玻璃产生裂纹。

(2)使处理介质进一步碰撞以使裂纹增长。

(3)使处理介质进一步碰撞，从而使盖玻璃从太阳能面板脱离成粒子状。

通过使粒子状的处理介质反复碰撞，能够使盖玻璃的裂纹逐渐地增长，并且，在通过该碰撞力使发电层与盖玻璃的密接力降低之后，将盖玻璃分离。即，能够降低分离盖玻璃时对发电层的损伤。

在本发明的一个实施方式中，也可以包括从包含用于盖玻璃的分离的处理介质和分离出的盖玻璃的碎片在内的粒子中分离盖玻璃的碎片。

由于适当地分离盖玻璃的碎片，因此，能够回收盖玻璃的碎片以供再利用。

在本发明的一个实施方式中，处理条件也可以包括处理介质碰撞太阳能面板时的能量。另外，也可以是处理介质的维氏硬度为350～550HV，与太阳能面板碰撞时的能量为1.0×10^-3～5.3×10^-1J。另外，也可以是处理介质的维氏硬度为60～150HV，与太阳能面板碰撞时的能量为9.0×10^-4～5.0×10^-1J。

能够适当地控制用于分离盖玻璃的处理条件。

本发明的另一方面是一种用于对太阳能面板进行再利用的装置。该装置包括冲击力施加机构、输入部和控制部。冲击力施加机构是通过处理介质对太阳能面板施加碰撞力的机构。输入部输入太阳能面板的特征量(包括盖玻璃的厚度和盖玻璃的硬度)。控制部控制冲击力施加机构。另外，控制部基于太阳能面板的特征量来设定处理条件。然后，基于所设定的处理条件来控制冲击力施加机构，将盖玻璃(覆盖太阳能面板的表面的构件)从太阳能面板分离。

根据本发明的另一方面，控制部基于太阳能面板的特征量来设定处理条件，冲击力施加机构在所设定的处理条件下处理太阳能面板，因此，能够在不破坏盖玻璃下的发电层的情况下，通过处理介质来适当地分离仅盖玻璃。

在本发明的一个实施方式中，也可以将直径为0.6～3.0mm的多个粒子的处理介质朝向太阳能面板投射。通过处理介质的反复碰撞以使在盖玻璃产生的裂纹增长，不久就会脱离成粒子状。因此，能够在不损伤发电层的情况下分离盖玻璃。

在本发明的一个实施方式中，也可以包括第一分离机构和第二分离机构。在此，第一分离机构分离出“从太阳能面板分离出的盖玻璃的碎片及处理介质”和“分离出盖玻璃的太阳能面板”。另外，第二分离机构从由第一分离机构分离出的“盖玻璃的碎片及处理介质”中分离“盖玻璃的碎片”。

由于包括适当地分离盖玻璃的碎片的机构，因此，能够回收盖玻璃的碎片以供再利用。

发明效果

根据本发明，能够提供一种分离太阳能面板的盖玻璃并对太阳能面板进行再利用的方法和用于对太阳能面板进行再利用的装置。

附图说明

图1是示意性地示出本发明实施方式的盖玻璃处理装置的侧视图。

图2是图1的A-A线向视剖视图。

图3是作为本发明实施方式中的作为处理对象的太阳能面板的一部分的剖视图。

具体实施方式

(实施方式)

以下，参照附图对本发明实施方式进行说明。图1是示意性地示出本发明实施方式的、用于对太阳能面板进行再利用的装置(盖玻璃处理装置)的侧视图。图2是图1的A-A线向视剖视图。

如图1、图2所示，太阳能面板的盖玻璃处理装置1包括冲击力施加机构12、箱体18、搬运机构14、第一分离机构16、第二分离机构6b、第三分离机构6e、输入部2和控制部4。

控制部4进行后述的包括盖玻璃处理装置1的处理条件的设定、动作在内的各种控制。控制部4例如也可以采用可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)等运动控制器、个人计算机(PC)等各种运算装置等能够控制盖玻璃处理装置1的动作的装置。输入部2例如也可以采用键盘、鼠标、触摸面板等能够与图像显示装置协作而输入盖玻璃处理装置1的设定等的输入部。

冲击力施加机构12连续地投射粒子状的处理介质S。冲击力施加机构12包括驱动源和投射机构。驱动源例如使用电动机。另外，能够在投射机构中使用由驱动源旋转驱动的叶轮。在本实施方式中，冲击力施加机构12具有与电动机连结的叶轮，向其送入处理介质S，利用高速旋转的叶轮的离心力朝向处理对象物(太阳能面板100)投射处理介质S。

作为冲击力施加机构12的另一结构，能够使用将处理介质S与压缩空气一起喷射的方式。在这种情况下，也可以采用利用在喷嘴内部产生的负压来吸引处理介质并与压缩空气一起喷射的机构。另外，也可以采用通过利用压缩空气对收容有处理介质S的加压容器进行加压，将处理介质S送入朝向喷嘴S的气流，从而与来自喷嘴的压缩空气一起喷射的机构。

作为冲击力施加机构12的又一结构，能够使用将处理介质与液体及压缩空气一起喷射的方法。

箱体18对处理介质S被投射而进行盖玻璃101的分离的区域进行覆盖，并且在内部划分出处理室R。

搬运机构14将太阳能面板100搬运至处理介质S被投射的区域，并且将去除了盖玻璃101的太阳能面板100向箱体18的外部搬出。搬运机构14能够使用带式输送带、振动供料器、链条输送带、滚筒式输送带等。在本实施方式中，使用带式输送带。

第一分离机构16是分离出“从太阳能面板100中的发电层102上分离出的盖玻璃101、处理介质S、(通过分离处理产生的)其他粒子”和“发电层102”的机构。本实施方式中的第一分离机构16使用利用压缩空气的鼓风机、刷子、刮板等外力进行分离的机构。

作为第一分离机构16的另一结构，也可以使用振动送料器作为搬运机构14，并且使用网板作为供太阳能面板100载置的搬运部。在这种情况下，搬运机构14能够兼作第一分离机构16。

第三分离机构6e是从由第一分离机构分离出的“盖玻璃101、处理介质S、其他粒子”中分离并回收“其他粒子”的机构。第三分离机构6e也可以采用利用风力进行筛选的结构。另外，第三分离机构6e能够在“其他粒子”的产生量较少的情况下等根据需要而省略。

第二分离机构6b是从由第一分离机构分离出的“盖玻璃101、处理介质S、其他粒子”中分离“盖玻璃101”和“处理介质S”的机构。在第三分离机构中分离出的“盖玻璃101、处理介质S”在第二分离机构6b中分离出“处理介质S”和“盖玻璃101”。第二分离机构6b能够从筛子、风力筛选装置、磁力筛选装置等中选择。另外，也可以将它们组合使用。

接着，对如上所述地构成的太阳能面板的盖玻璃处理装置1的动作进行说明。在本实施方式中被处理的太阳能面板100去除由图3中的铝外框104a、密封件104b构成的框架部104，以仅由盖玻璃101、发电层102、背板103构成的层叠体的状态下供给至分离装置1。

(1)首先，作业者向输入部2输入被处理的太阳能面板100的特征量。该特征量包括盖玻璃的厚度和盖玻璃的硬度。

(2)控制部4基于所输入的太阳能面板100的特征量来设定处理条件。基于所设定的处理条件，对包括冲击力施加机构12的各机构进行控制的信号被输出到各机构。

(3)接着，搬运机构14工作，被载置于搬运机构14的太阳能面板100被搬运至箱体18内的冲击力施加机构12的正下方。然后，通过冲击力施加机构12的工作，无数的处理介质S朝向太阳能面板100连续地投射。通过处理介质S的投射，对盖玻璃101施加冲击力。通过该冲击力，以以下的方式分离盖玻璃101。

a)在投射初期，在盖玻璃101上产生无数的小裂纹。

b)通过进一步持续地投射并持续施加冲击力，该裂纹在深度方向上增长。

c)盖玻璃101的裂纹成为所谓的“蜘蛛网状”。即，在裂纹到达发电层102时，由于盖玻璃101与发电层102的界面处的接触面积变小，因此，密接力变弱。在该状态下，通过进一步持续施加由投射产生的冲击力，盖玻璃101脱离成粒子状。

通过根据在上述(2)的工序中设定的处理条件进行处理，以上述方式使盖玻璃分离，因此，能够抑制处理对发电层102的损伤。

(4)被处理后的太阳能面板100沿着图1纸面右侧方向被搬运，通过第一分离机构16去除被分离出的盖玻璃101和处理介质S。由去除了处理介质S的发电层102和背板103构成的层叠体被搬运机构14进一步搬运，以用于再利用而被回收。

(5)在箱体18的下部配置有处理介质回收部6a。利用位于箱体18的下部的处理介质回收部6a对由处理介质回收部处理分离出的盖玻璃101、被投射的处理介质S、(通过处理产生的)其他粒子进行回收。处理介质回收部6a例如由螺旋搬运机、斗式升降机等(未图示)构成。(参照图2)

(6)由处理介质回收部6a回收的“盖玻璃101、处理介质S、其他粒子”被移送至第三分离机构6e。“其他粒子”是质量比“盖玻璃101、处理介质S”小的粒子。第三分离机构6e连结有集尘机(未图示)，通过由集尘机的工作产生的气流来分离“其他粒子”。分离出的“其他粒子”被回收到集尘机中。

(7)由第三分离机构6e分离出的“盖玻璃101、处理介质S”被移送至第二分离机构6b。然后，通过第二分离机构6b的工作，分离出“处理介质S”和“盖玻璃101”。分离出的盖玻璃经过排出管6d而被排出到外部。另外，分离出的处理介质S通过处理介质供给部6c供给至冲击力施加机构12并被再次投射。

(太阳能面板的特征量)

上述中输入到输入部2的太阳能面板100的特征量，除了盖玻璃的厚度和盖玻璃的硬度之外，还包括盖玻璃101的组成、密封件102d的组成、硬度、厚度、背板103的组成、硬度、厚度以及太阳能面板100的温度等。这些特征量是根据与太阳能面板的型号相关的能够预先得到的规格信息得到的。另外，也可以在处理之前适当地测定而得到。

除了上述特征量之外，也可以采用片材及密封件的劣化情况(使用时的紫外线或热、盐害或水的影响)、盖玻璃的破损情况(已经破裂、有伤痕等)、太阳能面板的形状(翘曲、弯曲等)、盖玻璃的附着物(污垢、涂料、泥、土等妨碍投射的物质)等作为特征量。

(处理条件)

基于上述太阳能面板100的特征量设定的处理条件能够包括为了分离盖玻璃101而与盖玻璃101碰撞的处理介质S的能量、处理介质的种类、硬度、尺寸等。

在本实施方式中，对处理介质S与太阳能面板100碰撞时的处理介质S的能量(碰撞能量)进行控制。该能量例如通过下述式由控制部4计算。

[数学式1]

S_E＝kG_tG_h

在此，S_E表示碰撞能量，k表示通过实验求出的常数，G_t表示盖玻璃的厚度，G_h表示盖玻璃的硬度。另外，碰撞能量S_E为碰撞介质S即将与太阳能面板100碰撞之前的能量。

处理介质S的材质从金属(例如铁、锌、不锈钢)、陶瓷(例如氧化铝、碳化硅、锆石)、玻璃、树脂(例如尼龙树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂)、植物组成品(例如核桃、桃)等各种材质中选择。处理介质S的形状从球状、多边形、圆柱状等各种形状中选择。例如，在金属粒子的情况下，能够选择被称为钢珠的球状粒子、被称为砂砾的具有锐角部的多边形粒子、被称为切割线的圆柱形状或使圆柱形状的角部变圆的粒子。也可以基于太阳能面板100的特征量从各种材质和形状中适当地选择并采用。

此外，已发现上述碰撞能量S_E与碰撞介质S的硬度之间的关系很重要。例如，处理介质的维氏硬度为350～550Hv时的碰撞能量SE为1.0×10^-3～5.3×10^-1J。例如，处理介质的维氏硬度为60～150Hv时的碰撞能量SE为9.0×10^-4～5.0×10^-1J。另外，维氏硬度是以JIS Z0311：2004为基准所测定的数值。

如上所述，在本实施方式中，基于太阳能面板100的特征量来设定处理介质S的材质、硬度、形状、碰撞能量等，能够从太阳能面板100高效地分离盖玻璃101。具体而言，在分离盖玻璃101时，能够抑制对发电层102的损伤，能够再利用盖玻璃101，并且发电层102也能够供再利用。另外，由于抑制了对发电层102的损伤，因此，能够防止杂质混入所回收的盖玻璃101的碎片中。由于盖玻璃101的碎片的大小能够以成为与处理介质S不同的质量、大小的方式调节处理条件，因此，在分离机构6b中，能够利用筛子、起动筛选装置容易地分离处理介质S和盖玻璃101。因此，能够提供一种高效地分离太阳能面板的盖玻璃进行再利用的方法和用于进行太阳能面板的再利用的装置。

以上，对本申请发明的实施方式进行了说明，但是这些实施方式是例示性地说明本申请发明的实施方式。权利要求书在不脱离本发明的技术思想的范围内包括相对于实施方式的多个变形方式。因此，本说明书所公开的实施方式是为了例示而示出的，不应认为限定了本申请发明的范围。

符号说明

1太阳能面板的盖玻璃处理装置；

2输入部；

4控制部；

12冲击力施加机构；

16第一分离机构；

6b第二分离机构；

100太阳能面板；

101盖玻璃；

S处理介质。

Claims (9)

1.一种太阳能面板的再利用方法，包括：

掌握包含盖玻璃的厚度及所述盖玻璃的硬度在内的所述太阳能面板的特征量；

基于所述太阳能面板的特征量来设定处理条件；以及

基于所述处理条件，通过处理介质对所述太阳能面板施加冲击力，将覆盖所述太阳能面板的表面的所述盖玻璃从所述太阳能面板分离。

2.如权利要求1所述的太阳能面板的再利用方法，其特征在于，

所述处理介质是直径为0.6～3.0mm的多个粒子，

所述盖玻璃从所述太阳能面板的分离是如下的操作：

使所述处理介质与所述太阳能面板碰撞，而在所述盖玻璃产生裂纹，

使所述处理介质进一步碰撞以使所述裂纹增长，

使所述处理介质进一步碰撞，从而使所述盖玻璃从太阳能面板脱离成粒子状。

3.如权利要求1或2所述的太阳能面板的再利用方法，其特征在于，

所述太阳能面板的再利用方法包括从包含用于所述盖玻璃的分离的所述处理介质和分离出的所述盖玻璃的碎片在内的粒子中分离所述盖玻璃的碎片。

4.如权利要求1至3中任一项所述的太阳能面板的再利用方法，其特征在于，

所述处理条件包括所述处理介质与所述太阳能面板碰撞时的能量。

5.如权利要求4所述的太阳能面板的再利用方法，其特征在于，

所述处理介质的维氏硬度为350～550Hv，

与所述太阳能面板碰撞时的能量为1.0×10^-3～5.3×10^-1J。

6.如权利要求4所述的太阳能面板的再利用方法，其特征在于，

所述处理介质的维氏硬度为60～150HV，

与所述太阳能面板碰撞时的能量为9.0×10^-4～5.0×10^-1J。

7.一种用于再利用太阳能面板的装置，所述装置包括：

冲击力施加机构，所述冲击力施加机构通过处理介质对太阳能面板施加碰撞力；

输入部，所述输入部输入包含盖玻璃的厚度及所述盖玻璃的硬度在内的所述太阳能面板的特征量；以及

控制部，所述控制部控制所述冲击力施加机构，

所述控制部基于所述太阳能面板的特征量来设定处理条件，并基于所述处理条件来控制所述冲击力施加机构的工作，从而将覆盖太阳能面板表面的盖玻璃从所述太阳能面板分离。

8.如权利要求7所述的用于再利用太阳能面板的装置，其特征在于，

所述冲击力施加机构将直径为0.6～3.0mm的多个粒子的所述处理介质朝向所述太阳能面板投射。

9.如权利要求8所述的用于再利用太阳能面板的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一分离机构，所述第一分离机构分离出从所述太阳能面板分离出的盖玻璃的碎片及所述处理介质和分离出所述盖玻璃的太阳能面板；以及

第二分离机构，所述第二分离机构从由所述第一分离机构分离出的所述盖玻璃的碎片及所述处理介质中分离所述盖玻璃的碎片。

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