DE102022116810A1 - Method and device for processing solar modules - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Solarmodulen mittels einer Recyclinganlage, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:Erfassen des Solarmoduls mittels wenigstens eines Sensors, so dass der wenigstens eine Sensor Messdaten an eine elektrische Steuerung sendet, wobei die Messdaten Informationen über das Solarmodul enthalten, Auswerten der Messdaten und Ermitteln von Betriebsparametern für die Recyclinganlage und Verarbeiten des Solarmoduls in der Recyclinganlage, die mit den ermittelten Betriebsparametern betrieben wird.The invention relates to a method for processing solar modules using a recycling system, the method having the following steps: detecting the solar module using at least one sensor, so that the at least one sensor sends measurement data to an electrical controller, the measurement data containing information about the solar module , evaluating the measurement data and determining operating parameters for the recycling system and processing the solar module in the recycling system, which is operated with the determined operating parameters.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Solarmodulen mittels einer Recyclinganlage sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for processing solar modules using a recycling system and a device for carrying out such a method.
Solarmodule werden in unterschiedlichen Ausgestaltungen in wachsender Zahl verwendet, um aus Sonnenlicht elektrischen Strom zu erzeugen. Diese Solarmodule können beispielsweise in kleiner Zahl auf privaten Dächern, beispielsweise auf Wohngebäuden, platziert werden, um den Strombedarf des Hauses, auf dem die Solarmodule montiert sind, zumindest teilweise zu decken. Eine derartige dezentrale Energieversorgung wird in steigender Anzahl genutzt, auch um beispielsweise Elektro-Fahrzeuge dezentral laden zu können. Solarmodule werden jedoch auch in großen Anlagen auf ansonsten landwirtschaftlich genutzten Flächen verwendet, um gewerblich elektrischen Strom zu erzeugen diesen in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen.Solar modules are being used in different designs in increasing numbers to generate electrical power from sunlight. These solar modules can, for example, be placed in small numbers on private roofs, for example on residential buildings, in order to at least partially cover the electricity needs of the house on which the solar modules are mounted. Such a decentralized energy supply is being used in increasing numbers, for example to be able to charge electric vehicles decentrally. However, solar modules are also used in large systems on otherwise agricultural land to generate commercial electricity and feed it into the public power grid.
Problematisch ist, dass Solarmodule eine nur begrenzte Lebensdauer aufweisen. Bei der Herstellung von Solarmodulen werden teure Rohstoffe verwendet. So verfügen die meisten Solarmodule beispielsweise über elektrische Leiterbahnen, die aus Silber hergestellt sind. Allein aus diesem Grund gibt es einen Bedarf für ein Verfahren, mit dem diese Rohstoffe recycelt und der Wiederverwertung zugänglich gemacht werden. Zusätzlich sorgt die steigende Anzahl der Solarmodule, deren Lebensdauer erreicht ist und die deshalb aussortiert werden, für eine Menge Abfall, der gerade vor dem Hintergrund der Umweltverträglichkeit der Stromerzeugung, für die die Solarmodule und die Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht stehen, recycelt oder aufbereitet werden sollte.The problem is that solar modules only have a limited lifespan. Expensive raw materials are used in the production of solar modules. For example, most solar modules have electrical conductor tracks made of silver. For this reason alone, there is a need for a process that can recycle these raw materials and make them available for reuse. In addition, the increasing number of solar modules, whose service life has been reached and which are therefore sorted out, creates a lot of waste that is recycled or processed, especially given the environmental compatibility of electricity generation, which the solar modules and the generation of electrical power from sunlight represent should be.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedlichste Arten von Solarmodulen bekannt. Einige Elemente sind jedoch in den meisten der bekannten Solarmodule enthalten. So verfügen Solarmodule in der Regel über einen Grundkörper auf dem elektrische Leiterbahnen oder andere Metallkomponenten angeordnet sind. Dieser kann aus Silizium oder Glas hergestellt sein. Solarmodule verfügen zudem in der Regel über eine Deckschicht, die das Solarmodul nach außen begrenzt und die in der Regel aus Glas oder einem anderen für sichtbares Licht zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig transparenten Material hergestellt ist.A wide variety of types of solar modules are known from the prior art. However, some elements are included in most of the well-known solar panels. Solar modules usually have a base body on which electrical conductor tracks or other metal components are arranged. This can be made of silicon or glass. Solar modules also generally have a cover layer that limits the solar module to the outside and is usually made of glass or another material that is at least partially, but preferably completely, transparent to visible light.
Unterschiedliche Solarmodule müssen auf unterschiedliche Weise recycelt werden, um an die wertvollen Rohstoffe zu gelangen und diese der Weiterverwertung zugänglich zu machen. Unterschiedliche Verfahren sind daher aus unterschiedlichen Dokumenten des Standes der Technik bekannt. Für Solarmodule, bei denen Metallkomponenten auf einem Glassubstrat angeordnet sind, wird beispielsweise in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zum Verarbeiten von Solarmodulen zu vereinfachen und eine größere Anzahl unterschiedlich aufgebauter Solarmodule verarbeiten zu können.The invention is based on the object of simplifying the method for processing solar modules and of being able to process a larger number of differently constructed solar modules.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren zum Verarbeiten von Solarmodulen mittels einer Recyclinganlage, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- - Erfassen des Solarmoduls mittels wenigstens eines Sensors, sodass der wenigstens eine Sensor Messdaten an eine elektrische Steuerung sendet, wobei die Messdaten Informationen über das Solarmodul enthalten,
- - Auswerten der Messdaten und Ermitteln von Betriebsparametern für die Recyclinganlage und
- - Verarbeiten des Solarmoduls in der Recyclinganlage, die mit den ermittelten Betriebsparametern betrieben wird.
- - detecting the solar module using at least one sensor, so that the at least one sensor sends measurement data to an electrical control, the measurement data containing information about the solar module,
- - Evaluating the measurement data and determining operating parameters for the recycling plant and
- - Processing the solar module in the recycling plant, which is operated with the determined operating parameters.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird folglich das zu verarbeitende Solarmodul mittels eines Sensors erfasst. Das Solarmodul kann dabei vollständig oder teilweise erfasst werden, wichtig ist lediglich, dass die dabei erhaltenen Messdaten Informationen über das Solarmodul enthalten. Die Messdaten, die von dem Sensor an die elektrische Steuerung gesendet werden, beinhalten Informationen über das Solarmodul. Diese Informationen beinhalten beispielsweise geometrische Abmessungen und/oder das Gewicht des Solarmoduls oder eines oder mehrerer Teile des Solarmoduls, beispielsweise einzelner Schichten. Auch Informationen über Transmissionseigenschaften und/oder Materialien oder Werkstoffe, aus denen das Solarmodul zumindest teilweise besteht, können in den Informationen enthalten sein. Die Information können zusätzlich oder alternativ dazu auch eine Typenbezeichnung, einen Herstellernamen, ein Logo, eine Seriennummer und/oder eine Baureihe, einen Barcode oder QR-Code enthalten, sodass der Typ des Solarmoduls so weit identifizierbar ist, dass die Betriebsparameter ermittelt werden können. Dazu ist es von Vorteil wenn das Solarmodul eindeutig identifiziert werden kann. Es ist jedoch in vielen Fällen ausreichend, einige Parameter oder Eigenschaften des Solarmoduls oder beispielsweise eine Baureihe oder Klassifikation des Solarmoduls zu ermitteln.In the method according to the invention, the solar module to be processed is consequently detected by means of a sensor. The solar module can be recorded completely or partially; the only important thing is that the measurement data obtained contains information about the solar module. The measurement data sent from the sensor to the electrical control contains information about the solar module. This information includes, for example, geometric dimensions and/or the weight of the solar module or one or more parts of the solar module, for example individual layers. Information about transmission properties and/or materials of which the solar module is at least partially made can also be included in the information. The information can additionally or alternatively also contain a type designation, a manufacturer name, a logo, a serial number and/or a series, a barcode or QR code, so that the type of solar module can be identified to the extent that the operating parameters can be determined. It is advantageous if the solar module can be clearly identified. However, in many cases it is sufficient to determine some parameters or properties of the solar module or, for example, a series or classification of the solar module.
Unter Messdaten werden insbesondere alle Daten verstanden, die von einem Sensor erfasst und weitergeleitet werden können, also insbesondere auch Bilddaten und die darin enthaltenen Informationen.Measurement data refers in particular to all data recorded by a sensor and can be forwarded, in particular image data and the information contained therein.
Die elektrische Steuerung ist vorzugsweise eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, die in der Lage ist, die Messdaten, die ihr vom Sensor übermittelt werden, auszuwerten und anhand der ausgewerteten Messdaten und/oder der daraus extrahierten Informationen über das Solarmodul Betriebsparameter zu ermitteln, die beim späteren Verarbeiten des Solarmoduls verwendet werden, um die Recyclinganlage zu betreiben.The electrical control is preferably an electronic data processing device that is able to evaluate the measurement data transmitted to it by the sensor and to use the evaluated measurement data and / or the information extracted therefrom to determine operating parameters about the solar module that are used during later processing of the Solar modules are used to operate the recycling plant.
Vorzugsweise weist der wenigstens eine Sensor wenigstens einen optischen Sensor, insbesondere wenigstens eine optische Kamera und/oder einen Barcode-Scanner auf, wobei vorzugsweise die Messdaten digitale Bilddaten sind. Alternativ oder zusätzlich dazu weist der wenigstens eine Sensor einen akustischen Sensor auf, der beispielsweise einen Ultraschallsensor und bevorzugt einen Ultraschallsender aufweist. Alternativ oder zusätzlich dazu weist der wenigstens eine Sensor wenigstens einen Abstandssensor, wenigstens eine Waage, wenigstens einen Schichtdickensensor und/oder ein System zur Durchführung einer laserinduzierten Plasmaspektroskopie (Laser Induced Breakdown Spectroscopy LIBS) auf.Preferably, the at least one sensor has at least one optical sensor, in particular at least one optical camera and/or a barcode scanner, with the measurement data preferably being digital image data. Alternatively or additionally, the at least one sensor has an acoustic sensor, which has, for example, an ultrasonic sensor and preferably an ultrasonic transmitter. Alternatively or additionally, the at least one sensor has at least one distance sensor, at least one scale, at least one layer thickness sensor and/or a system for carrying out laser-induced plasma spectroscopy (Laser Induced Breakdown Spectroscopy LIBS).
Besonders bevorzugt werden die Messdaten durch eine Bilderkennungssoftware ausgewertet. Die Bilderkennungssoftware wird in der elektrische Steuerung ausgeführt und wertet die Messdaten aus, die von dem wenigstens einen optischen Sensor übermittelt werden. Vorteilhafterweise werden die Messdaten von der elektrischen Steuerung mit in einer elektronischen Datenbank hinterlegten Referenzdaten verglichenThe measurement data is particularly preferably evaluated by image recognition software. The image recognition software is executed in the electrical control and evaluates the measurement data transmitted by the at least one optical sensor. Advantageously, the measurement data from the electrical control is compared with reference data stored in an electronic database
Besonders bevorzugt ist die elektrische Steuerung in der Lage, aus den Messdaten den Typ des Solarmoduls eindeutig zu bestimmen. Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn die Bilderkennungssoftware eine Typenbezeichnung und/oder eine Seriennummer in den Messdaten, also den digitalen Bilddaten, erkennt. Die Typenbezeichnung und/oder die Seriennummer muss dabei nicht zwangsläufig in Form von Buchstaben und/oder Zahlen vorliegen, sondern kann auch in einer rein maschinenlesbaren Form, beispielsweise in Form eines Barcodes oder eines QR-Codes vorliegen und erkannt werden. Die elektrische Steuerung ist vorzugsweise eingerichtet, um auf einen elektronischen Datenspeicher zuzugreifen, in dem Informationen über die verschiedenen Typen von Solarmodulen in elektronischer Form für die elektrische Steuerung lesbar abgespeichert sind. Vorzugsweise beinhaltet der elektronischen Datenspeicher eine Datenbank, in der für die unterschiedlichen Typen von Solarmodulen, die verarbeitet werden können, die jeweiligen Betriebsparameter hinterlegt sind. Die elektrische Steuerung ist vorzugsweise eingerichtet, einen erkannten Typ eines Solarmoduls mit den Einträgen in der Datenbank zu vergleichen und so die für diesen Typ Solarmodule optimalen Betriebsparameter, die in der Datenbank hinterlegt sind, auszulesen.The electrical control is particularly preferably able to clearly determine the type of solar module from the measurement data. This is the case, for example, when the image recognition software recognizes a type designation and/or a serial number in the measurement data, i.e. the digital image data. The type designation and/or the serial number does not necessarily have to be in the form of letters and/or numbers, but can also be in a purely machine-readable form, for example in the form of a barcode or a QR code, and can be recognized. The electrical control is preferably set up to access an electronic data memory in which information about the different types of solar modules is stored in electronic form so that the electrical control can read it. The electronic data storage preferably contains a database in which the respective operating parameters are stored for the different types of solar modules that can be processed. The electrical control is preferably set up to compare a recognized type of solar module with the entries in the database and thus read out the optimal operating parameters for this type of solar module that are stored in the database.
Die elektrische Steuerung sendet Steuerbefehle an die Recyclinganlage die die Betriebsparameter in einer für die Recyclinganlage verstehbaren Form enthalten, sodass die Recyclinganlage für das zu verarbeitende Solarmodul mit den ermittelten Betriebsparametern betrieben wird.The electrical control sends control commands to the recycling system which contain the operating parameters in a form that the recycling system can understand, so that the recycling system for the solar module to be processed is operated with the determined operating parameters.
Die Messdaten können neben dem Typ des Solarmoduls auch Informationen über einzelne Bestandteile und Schichten des Solarmoduls enthalten. Dies betrifft beispielsweise die geometrischen Maße, also die räumliche Ausdehnung, der unterschiedlichen Schichten. So können beispielsweise Informationen über die Größe und/oder Dicke einer Glasschicht, beispielsweise einer Deckschicht, und/oder Informationen über den Brechungsindex und/oder den Reflexionskoeffizienten des verwendeten Glases und/oder Informationen über die Zusammensetzung des Glases in den Messdaten enthalten sein und von der elektrische Steuerung ausgewertet werden. In diesem Fall ist die elektrische Steuerung vorzugsweise eingerichtet, auf eine elektronische Datenbank in einem elektronischen Datenspeicher zuzugreifen, um aus den ausgewerteten Messdaten und den daraus extrahierten Informationen die benötigten Betriebsparameter zu ermitteln.In addition to the type of solar module, the measurement data can also contain information about individual components and layers of the solar module. This applies, for example, to the geometric dimensions, i.e. the spatial extent, of the different layers. For example, information about the size and/or thickness of a glass layer, for example a cover layer, and/or information about the refractive index and/or the reflection coefficient of the glass used and/or information about the composition of the glass can be contained in the measurement data and from the electrical control can be evaluated. In this case, the electrical control is preferably set up to access an electronic database in an electronic data storage in order to determine the required operating parameters from the evaluated measurement data and the information extracted therefrom.
Vorteilhafterweise verfügt das Solarmodul über einen Grundkörper mit einer Oberseite, an der metallische Leiterbahnen angeordnet sind. Das Solarmodul verfügt zudem über eine Deckschicht, die mittels einer Haftschicht an der Oberseite des Grundkörpers angeordnet ist. Beim Verarbeiten des Solarmoduls wird die Haftschicht erwärmt, sodass sie zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig ihre Haftwirkung verliert. Anschließend wird die Deckschicht mittels eines Werkzeuges vom Grundkörper entfernt. Danach werden die Leiterbahnen mechanisch abgetragen, wobei das abgetragene Material aufgefangen wird.The solar module advantageously has a base body with an upper side on which metallic conductor tracks are arranged. The solar module also has a cover layer which is arranged on the top of the base body by means of an adhesive layer. When processing the solar module, the adhesive layer is heated so that it at least partially, but preferably completely, loses its adhesive effect. The cover layer is then removed from the base body using a tool. The conductor tracks are then removed mechanically, with the removed material being collected.
Vorzugsweise enthalten die Betriebsparameter Informationen darüber, wie lange, auf welche Weise, wie schnell und/oder auf welche Temperatur die Haftschicht erwärmt wird und/oder ob die gesamte Haftschicht oder welcher Teil der Haftschicht erwärmt wird. Vorzugsweise wird die Haftschicht mittels Infrarot-Strahlung und/oder magnetischer Induktion und/oder mittels Mikrowellenstrahlung erwärmt. Vorzugsweise verfügt die Recyclinganlage für mehrere dieser Möglichkeiten, bevorzugt für alle dieser Möglichkeiten über eine separate Wärmequelle. Welche dieser Wärmequellen verwendet wird, ist in diesem Fall in den Betriebsparametern enthalten. Vorzugsweise verfügt die Recyclinganlage eine Mehrzahl von Wärmequellen auf. Diese können jeweils unterschiedliche Möglichkeiten der Erwärmung ermöglichen oder die gleiche Möglichkeit der Erwärmung ermöglichen. So können beispielsweise mehrere Wärmequelle einer Art, beispielsweise mehrere Infrarotstrahlungsquellen, vorhanden sind. Bevorzugt enthalten die Betriebsparameter Informationen darüber welche Wärmequellen zur Erwärmung der Haftschicht oder des Teiles der Haftschicht verwendet werden. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die Wärmequellen eingerichtet sind, einen räumlichen Bereich zu erwärmen, der größer als die Oberseite des Solarmoduls ist.The operating parameters preferably contain information about how long, in what way, how quickly and/or to what temperature the adhesive layer is heated and/or whether the entire adhesive layer or which part of the adhesive layer is heated. Preferably, the adhesive layer is heated using infrared radiation and/or magnetic induction and/or using microwave radiation. The recycling system preferably has several of these options, preferably all of these options a separate heat source. In this case, which of these heat sources is used is included in the operating parameters. The recycling system preferably has a plurality of heat sources. These can each enable different heating options or enable the same heating option. For example, several heat sources of one type, for example several infrared radiation sources, can be present. The operating parameters preferably contain information about which heat sources are used to heat the adhesive layer or part of the adhesive layer. This makes sense, for example, if the heat sources are set up to heat a spatial area that is larger than the top of the solar module.
Die Erwärmung findet bevorzugt statt auf eine Temperatur von mehr als 180 °C, vorzugsweise mehr als 200 °C, besonders bevorzugt mehr als 230 °C und weniger als 400 °C, bevorzugt weniger als 350 °C, besonders bevorzugt weniger als 280 °C. Welche in Temperatur verwendet wird, ist vorzugsweise in den Betriebsparametern enthalten.The heating preferably takes place to a temperature of more than 180 °C, preferably more than 200 °C, particularly preferably more than 230 °C and less than 400 °C, preferably less than 350 °C, particularly preferably less than 280 °C . Which temperature is used is preferably included in the operating parameters.
Insbesondere bei der Verwendung von Infrarot-Strahlung oder Mikrowellenstrahlung ist es von Vorteil, die Strahlung durch die Deckschicht, die vorzugsweise für die jeweilige Art von Strahlung zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig transparent ist, aufzubringen. Infrarotstrahlung, die dazu verwendet wird, hat vorzugsweise eine Wellenlänge von 1000 bis 4000 nm, bevorzugt von 1000 bis 2000 nm. Welche Wellenlänge verwendet wird, ist vorzugsweise in den Betriebsparametern enthalten. Wird Mikrowellenstrahlung verwendet, hat diese vorzugsweise eine Frequenz zwischen 2,4 GHz und 2,5 GHz, vorzugweise von 2,45 GHz. Alternativ dazu hat die Mikrowellenstrahlung eine Frequenz von 5,8 GHz.Particularly when using infrared radiation or microwave radiation, it is advantageous to apply the radiation through the cover layer, which is preferably at least partially, but preferably completely, transparent to the respective type of radiation. Infrared radiation used for this purpose preferably has a wavelength of 1000 to 4000 nm, preferably 1000 to 2000 nm. Which wavelength is used is preferably included in the operating parameters. If microwave radiation is used, it preferably has a frequency between 2.4 GHz and 2.5 GHz, preferably 2.45 GHz. Alternatively, microwave radiation has a frequency of 5.8 GHz.
Bei der Erwärmung mittels magnetischer Induktion werden magnetische Wechselfelder verwendet, deren Frequenz vorzugsweise zwischen 1 kHz und 500 kHz beträgt. Ein verwendbarer Frequenzbereich wird als Niederfrequenzbereich bezeichnet und umfasst Frequenzen zwischen 1 kHz und 7 kHz. Ein anderer Frequenzbereich wird als Mittelfrequenzbereich bezeichnet und beinhaltet die Frequenzen zwischen 8 kHz und 40 kHz. Der Hochfrequenzbereich beinhaltet die Frequenzen zwischen 60 kHz und 500 kHz. Bevorzugt liegt die verwendete Frequenz zwischen 25 kHz und 300 kHz, besonders bevorzugt zwischen 25 kHz und 100 kHz.When heating by magnetic induction, alternating magnetic fields are used, the frequency of which is preferably between 1 kHz and 500 kHz. A usable frequency range is called the low frequency range and includes frequencies between 1 kHz and 7 kHz. Another frequency range is called the medium frequency range and includes the frequencies between 8 kHz and 40 kHz. The high frequency range includes frequencies between 60 kHz and 500 kHz. The frequency used is preferably between 25 kHz and 300 kHz, particularly preferably between 25 kHz and 100 kHz.
Bevorzugt ist in den Betriebsparametern enthalten, welches Werkzeug zum Entfernen der Deckschicht verwendet wird, vorzugsweise ob ein Spatel, ein Spachtel, ein Messer, eine Klinge und/oder ein Draht und/oder ein anderes Werkzeug verwendet wird. Besonders bevorzugt ist in den Betriebsparametern enthalten, welche Arbeitsparameter verwendet werden sollen. Die Arbeitsparameter enthalten beispielsweise Informationen über einen Anstellwinkel und/oder einen Anpressdruck des Werkzeugs.The operating parameters preferably include which tool is used to remove the top layer, preferably whether a spatula, a spatula, a knife, a blade and/or a wire and/or another tool is used. The operating parameters particularly preferably contain which working parameters should be used. The working parameters contain, for example, information about an angle of attack and/or a contact pressure of the tool.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhalten die Betriebsparameter, durch welches Abtragverfahren die Leiterbahnen abgetragen werden. Insbesondere beinhalten die Betriebsparameter, ob dies durch Bürsten, Fräsen, Hobeln, Stoßen, Schaben, Meißeln, Räumen, Strahlspanen und/oder Schleifen geschieht. Besonders bevorzugt beinhalten die Betriebsparameter Verfahrensparameter des Abtragverfahrens. Die Verfahrensparameter beinhalten beispielsweise Informationen über den Anstellwinkel und/oder einen Anpressdruck des Werkzeuges, eine Rotationsgeschwindigkeit von Bürsten und/oder Schleifelementen oder die verwendeten Kräfte oder Schlagfrequenzen.In a preferred embodiment, the operating parameters include the removal process by which the conductor tracks are removed. In particular, the operating parameters include whether this is done by brushing, milling, planing, slotting, scraping, chiseling, broaching, blasting and/or grinding. The operating parameters particularly preferably include process parameters of the removal process. The process parameters include, for example, information about the angle of attack and/or a contact pressure of the tool, a rotation speed of brushes and/or grinding elements or the forces or impact frequencies used.
Vorzugsweise beinhalten die Betriebsparameter, ob die Deckschicht vor dem Entfernen beschädigt wird. Sofern dies der Fall ist, beinhalten die Betriebsparameter zudem vorzugsweise, ob die Deckschicht mittels eines Spatels, eines Spachtels, eines Messers und/oder eines Drahtes und/oder eines anderen Werkzeuges beschädigt wird.Preferably the operating parameters include whether the top layer is damaged before removal. If this is the case, the operating parameters preferably also include whether the cover layer is damaged using a spatula, a spatula, a knife and/or a wire and/or another tool.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren die Haftschicht auf eine Haftschichttemperatur erwärmt und die Unterseite des Grundkörpers auf eine Unterseitentemperatur gekühlt. Durch die Erwärmung der Haftschicht ist es möglich, die Deckschicht vom Rest des Schichtelementes zu entfernen. Die Deckschicht ist vorzugsweise eine Glasschicht die für sichtbares Licht besonders bevorzugt vollständig transparent ausgebildet ist. Durch die Erwärmung der Haftschicht nimmt die Haftkraft der Haftschicht ab und die Deckschicht kann entfernt werden. Die in die Haftschicht eingebrachte Wärme bereitet sich innerhalb des Schichtelementes aus und erwärmt nach und nach auch andere Schichten und Elemente des Schichtelementes. Oftmals ist an der Unterseite des Grundkörpers eine Kunststoffschicht, beispielsweise aus Polyvinylfluorid (PVF) angeordnet. Das Material dieser Kunststoffschicht ist in der Regel weniger hitzebeständige als der Grundkörper, die Deckschicht und insbesondere als die Haftschicht. Durch die zum Erwärmen der Haftschicht eingebrachte Wärme wird auch die Kunststoffschicht erwärmt und kann zersetzt werden, wobei schädliche und gesundheitsgefährdende Gase freigesetzt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass die Unterseite des Grundkörpers auf eine Unterseitentemperatur gekühlt wird.In the method, the adhesive layer is preferably heated to an adhesive layer temperature and the underside of the base body is cooled to an underside temperature. By heating the adhesive layer, it is possible to remove the cover layer from the rest of the layer element. The cover layer is preferably a glass layer which is particularly preferably completely transparent to visible light. By heating the adhesive layer, the adhesive force of the adhesive layer decreases and the cover layer can be removed. The heat introduced into the adhesive layer spreads out within the layer element and gradually heats other layers and elements of the layer element. A plastic layer, for example made of polyvinyl fluoride (PVF), is often arranged on the underside of the base body. The material of this plastic layer is generally less heat-resistant than the base body, the cover layer and in particular than the adhesive layer. The heat introduced to heat the adhesive layer also heats the plastic layer and can decompose, whereby harmful and health-endangering gases can be released. According to the invention, this is prevented by cooling the underside of the base body to an underside temperature.
Das Verarbeiten eines Schichtelementes beinhaltet im Sinne der vorliegenden Erfindung beispielsweise, dass das Schichtelement zumindest teilweise zerlegt wird. Dies geschieht in einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch, dass die Deckschicht ganz oder teilweise von dem Grundkörper entfernt wird. Dies geschieht bevorzugt, ohne dass die Deckschicht dabei beschädigt oder zerstört wird. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig der Fall. Auch wenn die Deckschicht bei dem vollständigen oder teilweisen Entfernen von dem Grundkörper und/oder vor dem vollständigen oder teilweisen Entfernen von dem Grundkörper beschädigt oder zerstört wird, ist das ein „Verarbeiten“ im Sinne der vorliegenden Erfindung.The processing of a layer element includes in the sense of the present invention for example, that the layer element is at least partially dismantled. In a preferred embodiment, this happens in that the cover layer is completely or partially removed from the base body. This is preferably done without the cover layer being damaged or destroyed. However, this is not necessarily the case. Even if the cover layer is damaged or destroyed during complete or partial removal from the base body and/or before complete or partial removal from the base body, this is “processing” within the meaning of the present invention.
Dies bedeutet nicht, dass während des Verfahrens die Unterseite auf eine Temperatur abgekühlt wird, die beispielsweise unterhalb von Raumtemperatur liegt. Die Unterseite des Grundkörpers des Schichtelements hat vor Beginn des Verfahrens eine Temperatur, die deutlich unter der Unterseitentemperatur liegt, die im Verfahren angestrebt wird. Gemeint ist lediglich, dass Wärme von der Unterseite des Grundkörpers abgeführt wird, um die Unterseitentemperatur zu erreichen und vorzugsweise zu halten. Die Unterseitentemperatur ist geringer als die Haftschichttemperatur.This does not mean that during the process the underside is cooled to a temperature that is, for example, below room temperature. Before the start of the process, the underside of the base body of the layer element has a temperature that is significantly below the underside temperature that is aimed for in the process. All that is meant is that heat is dissipated from the underside of the base body in order to reach and preferably maintain the underside temperature. The underside temperature is lower than the adhesive layer temperature.
Um die Unterseite des Grundkörpers auf eine Unterseitentemperatur zu kühlen, ist eine Kühleinrichtung vorhanden, durch die Wärme von der Unterseite des Grundkörpers abgeführt wird.In order to cool the underside of the base body to an underside temperature, a cooling device is present through which heat is dissipated from the underside of the base body.
Eine Schwierigkeit, die durch das Verfahren in diesen Ausgestaltungen behoben wird, besteht darin, dass die Leiterbahnen der Schichtelemente, beispielsweise von Solarmodulen, die aus dem wertvollen Rohstoff hergestellt sind, nicht von außen zugänglich sind. Sie befinden sich zwar auf der Oberseite des Grundkörpers, sind jedoch durch die Deckschicht abgedeckt, die durch die wenigstens eine Haftschicht befestigt ist. Indem die Haftschicht erwärmt wird, verringert sich deren Haftwirkung, sodass danach die Deckschicht und der Grundkörper voneinander entfernt werden können. Danach sind die an der Oberseite des Grundkörpers angeordneten Leiterbahnen zugänglich. Sie werden nun durch mechanisches Abtragen vom Grundkörper entfernt und dazu abgetragene Material aufgefangen.A difficulty that is resolved by the method in these embodiments is that the conductor tracks of the layer elements, for example solar modules, which are made from the valuable raw material, are not accessible from the outside. Although they are located on the top of the base body, they are covered by the cover layer, which is attached by the at least one adhesive layer. By heating the adhesive layer, its adhesive effect is reduced, so that the cover layer and the base body can then be removed from each other. The conductor tracks arranged on the top of the base body are then accessible. They are now removed from the base body by mechanical removal and the removed material is collected.
Vorzugsweise beinhalten die Betriebsparameter, wie lange, auf welche Weise, wie schnell und/oder auf welche Temperatur die Unterseite abgekühlt wird und/oder ob die gesamte Unterseite oder welcher Teil der Unterseite gekühlt wird.Preferably, the operating parameters include how long, in what way, how quickly and/or to what temperature the underside is cooled and/or whether the entire underside or which part of the underside is cooled.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Schichtelement um ein Solarmodul, wobei das Schichtelement vorzugsweise metallische Leiterbahnen aufweist, die besonders bevorzugt an der Oberseite des Grundkörpers angeordnet sind und von der Deckschicht überdeckt werden.The layer element is preferably a solar module, the layer element preferably having metallic conductor tracks which are particularly preferably arranged on the top of the base body and are covered by the cover layer.
Vorzugsweise beträgt die Haftschichttemperatur wenigstens 180 °C, vorzugsweise wenigstens 200 °C, besonders bevorzugt wenigstens 230 °C und höchstens 400 °C, vorzugsweise höchstens 350 °C, besonders bevorzugt höchstens 280 °C. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei der Haftschicht um eine Schicht aus oder mit Ethylen-Vinylacetat (EVA) handelt. Die Haftschichttemperatur ist vorzugsweise so gewählt, dass noch keine Pyrolyse der Haftschicht eintritt, bei der zum Teil giftige und umweltschädliche Gase frei werden können. Dies wird bei einer Temperatur von unter 400° vermieden. Bei einer Temperatur von mehr als 180 °C, vorzugsweise von mehr als 200 °C wird in einer EVA-Haftschicht Essigsäure freigesetzt, die einen Schmierfilm zwischen den durch die Haftschicht verbundenen Schichten bildet. Dadurch nehmen die Adhäsionskräfte, die durch die Haftschicht aufgebracht werden, ab und die beiden miteinander verbundenen Elemente können voneinander getrennt werden. Vorzugsweise wird daher als Haftschicht zumindest auch eine Folie aus EVA verwendet.The adhesive layer temperature is preferably at least 180 °C, preferably at least 200 °C, particularly preferably at least 230 °C and at most 400 °C, preferably at most 350 °C, particularly preferably at most 280 °C. This is particularly advantageous if the adhesive layer is a layer made of or containing ethylene vinyl acetate (EVA). The adhesive layer temperature is preferably chosen so that pyrolysis of the adhesive layer does not occur, which can sometimes release toxic and environmentally harmful gases. This is avoided at a temperature below 400°. At a temperature of more than 180 ° C, preferably more than 200 ° C, acetic acid is released in an EVA adhesive layer, which forms a lubricating film between the layers connected by the adhesive layer. As a result, the adhesion forces applied by the adhesive layer decrease and the two interconnected elements can be separated from each other. At least one film made of EVA is therefore preferably used as the adhesive layer.
Vorzugsweise beträgt die Unterseitentemperatur höchstens 150 °C, bevorzugt höchstens 110 °C, besonders bevorzugt höchstens 100 °C. Je geringer diese Temperatur ist, desto geringer sind die Auswirkungen der Wärme auf Schichten, die an der Unterseite des Grundkörpers angeordnet sind.The underside temperature is preferably at most 150 ° C, preferably at most 110 ° C, particularly preferably at most 100 ° C. The lower this temperature, the lower the effects of heat on layers that are arranged on the underside of the base body.
Vorzugsweise verfügt der Grundkörper über eine Struktur aus mehreren aneinander angeordneten Schichten. Die Unterseite des Grundkörpers bildet die Unterseite des Schichtelements, das durch die hier beschriebenen Verfahren verarbeitet wird. Der Grundkörper verfügt beispielsweise über ein Substrat, das vorzugsweise aus Silizium hergestellt ist, besonders bevorzugt aus Silizium besteht, und eine ladungsdotierte Zone und eine lochdotierte Zone aufweist. Auf der Oberseite dieses Substrates, die die Oberseite des Grundkörpers bildet, sind die metallischen Leiterbahnen angeordnet. Die Unterseite des Substrates muss nicht zwangsläufig die Unterseite des Schichtelements bilden. An der Unterseite des Substrates können weitere Schichten, beispielsweise die bereits erwähnte Kunststoffschicht, angeordnet sein. Die Unterseite des Grundkörpers bildet vorzugsweise die Unterseite des Schichtelements.The base body preferably has a structure made up of several layers arranged next to one another. The underside of the base body forms the underside of the layer element, which is processed using the methods described here. The base body has, for example, a substrate which is preferably made of silicon, particularly preferably consists of silicon, and has a charge-doped zone and a hole-doped zone. The metallic conductor tracks are arranged on the top side of this substrate, which forms the top side of the base body. The underside of the substrate does not necessarily have to form the underside of the layer element. Further layers, for example the plastic layer already mentioned, can be arranged on the underside of the substrate. The underside of the base body preferably forms the underside of the layer element.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zudem durch eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Solarmodulen, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Sensor zum Erfassen des Solarmoduls, eine Recyclinganlage und eine elektrische Steuerung aufweist, die eingerichtet ist zum Durchführen eines der hier beschriebenen Verfahren.The invention also solves the problem set by a device for processing solar modules, the device having at least one sensor for detecting the solar module, a recycling system and an electrical control which is set up to carry out one of the methods described here.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Haftschicht eines Schichtelements auf die Haftschichttemperatur und eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Unterseite des Grundkörpers des Schichtelements auf die Unterseitentemperatur auf.The device preferably has a heating device for heating the adhesive layer of a layer element to the adhesive layer temperature and a cooling device for cooling the underside of the base body of the layer element to the underside temperature.
Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über eine Halteeinrichtung, mit der das Schichtelement, das mittels der Vorrichtung verarbeitet wird, festgehalten wird. Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über einen Arbeitstisch zum Tragen des Schichtelements, wobei die Kühleinrichtung vorzugsweise innerhalb des Arbeitstisches angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung verfügt der Arbeitstisch über eine Auflagefläche, auf der das Schichtelement während der Durchführung des Verfahrens aufliegt. Diese Auflagefläche ist vorzugsweise durch die Kühleinrichtung kühlbar. Die Halteeinrichtung, mit der das Schichtelement festgehalten wird, ist beispielsweise eine Zugeinrichtung zum Ausüben einer Zugkraft. Diese kann beispielsweise wenigstens ein Unterdruckelement, beispielsweise eine Saugelement aufweisen. Das Schichtelement wird beispielsweise auf Öffnungen innerhalb der Auflagefläche positioniert, die durch das Schichtelement verschlossen werden. Durch Anlegen eines Unterdruckes oder einer Saugkraft an die verschlossenen Öffnungen wird eine Saugkraft und damit eine Zugkraft auf das Schichtelement ausgeübt, die es an der Auflagefläche festhält.The device preferably has a holding device with which the layer element that is processed using the device is held in place. The device preferably has a work table for carrying the layer element, with the cooling device preferably being arranged within the work table. In a particularly preferred embodiment, the work table has a support surface on which the layer element rests while the method is being carried out. This support surface can preferably be cooled by the cooling device. The holding device with which the layer element is held is, for example, a pulling device for exerting a pulling force. This can, for example, have at least one negative pressure element, for example a suction element. The layer element is positioned, for example, on openings within the support surface, which are closed by the layer element. By applying a negative pressure or a suction force to the closed openings, a suction force and thus a tensile force is exerted on the layer element, which holds it to the support surface.
Alternativ oder zusätzlich dazu verfügt die Halteeinrichtung über eine Druckeinrichtung zum Ausüben einer Druckkraft. Durch diese Druckkraft wird das Schichtelement an die Auflagefläche gedrückt. Die Druckeinrichtung weist vorzugweise wenigstens einen, vorzugsweise mehrere, Niederhalter auf. Diese sind vorzugsweise relativ zu der Auflagefläche bewegbar. Die Niederhalter werden vorzugsweise von der Auflagefläche entfernt, um ein zu verarbeitendes Schichtelement auf der Auflagefläche anzuordnen. Danach werden die Niederhalter abgesenkt, bis sie in Kontakt mit dem Schichtelement kommen und eine Druckkraft auf das Schichtelement ausüben können.Alternatively or additionally, the holding device has a pressure device for exerting a pressure force. This pressure force presses the layer element onto the support surface. The printing device preferably has at least one, preferably several, hold-down devices. These are preferably movable relative to the support surface. The hold-down devices are preferably removed from the support surface in order to arrange a layer element to be processed on the support surface. The hold-down devices are then lowered until they come into contact with the layer element and can exert a compressive force on the layer element.
Vorzugsweise verfügt die Kühleinrichtung über wenigstens einen Fluidkanal, durch den ein Kühlmedium leitbar ist. Das Kühlmedium ist beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser. Vorzugsweise verfügt die Kühleinrichtung über eine Pumpe, durch die das Kühlmedium durch den Fluidkanal bewegbar ist. Befindet sich der Fluidkanal innerhalb des Arbeitstisches, ist es von Vorteil, wenn dieser aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise einem Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl, hergestellt ist.The cooling device preferably has at least one fluid channel through which a cooling medium can be conducted. The cooling medium is, for example, a cooling liquid, such as water. The cooling device preferably has a pump through which the cooling medium can be moved through the fluid channel. If the fluid channel is located within the work table, it is advantageous if it is made of a material with high thermal conductivity, for example a metal, for example aluminum or steel.
Vorzugsweise befindet sich der wenigstens eine Kühlkanal möglichst nah an der eigentlichen Auflagefläche des Arbeitstisches, beispielsweise höchstens 15 cm, vorzugsweise höchstens 10 cm, besonders bevorzugt höchstens 5 cm von der Auflagefläche entfernt. Vorzugsweise weist das Material des Arbeitstisches, zumindest das Material das Arbeitstisches, das sich zwischen dem wenigstens einen Kühlkanal und der Auflagefläche befindet, eine höhe Wärmeleitfähigkeit auf. Das Material ist vorzugsweise ein Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl.Preferably, the at least one cooling channel is located as close as possible to the actual support surface of the work table, for example at most 15 cm, preferably at most 10 cm, particularly preferably at most 5 cm from the support surface. Preferably, the material of the work table, at least the material of the work table that is located between the at least one cooling channel and the support surface, has a high thermal conductivity. The material is preferably a metal, for example aluminum or steel.
Alternativ oder zusätzlich dazu verfügt die Kühleinrichtung über wenigstens ein Gebläse, durch das Luft auf die Unterseite des Schichtelements leitbar ist. Das Gebläse kann beispielsweise in Form eines oder mehrerer Ventilatoren ausgebildet sein, die so angeordnet und ausgerichtet sind, dass sie Luft in Richtung auf die Unterseite des Schichtelements bewegen.Alternatively or additionally, the cooling device has at least one fan through which air can be directed to the underside of the layer element. The fan may, for example, be in the form of one or more fans arranged and aligned to move air towards the underside of the layer element.
Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über einen ersten Temperatursensor zum Erfassen der Haftschichttemperatur und/oder über einen zweiten Temperatursensor zum Erfassen der Unterseitentemperatur. Vorzugsweise weist der erst Temperatursensor und/oder der zweite Temperatursensor ein Pyrometer auf, durch das die auftretenden Temperaturen vorzugsweise berührungslos erfassen können. The device preferably has a first temperature sensor for detecting the adhesive layer temperature and/or a second temperature sensor for detecting the underside temperature. Preferably, the first temperature sensor and/or the second temperature sensor has a pyrometer, through which the occurring temperatures can be detected, preferably without contact.
Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über eine elektrische Steuerung, besonders bevorzugt eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit der erfassten Haftschichttemperatur und/oder der erfassten Unterseitentemperatur die Heizeinrichtung und/oder die Kühleinrichtung zu steuern. Dazu wird die jeweils erfasste Temperatur mit einer in einem elektronischen Datenspeicher hinterlegten Soll-Temperatur verglichen. Die Soll-Temperatur kann auch ein Temperaturbereich sein, innerhalb dessen die erfasste Temperatur liegen soll. Die elektrische Steuerung ist derart eingerichtet, dass sie die Heizeinrichtung in ihrer Leistung steigert und/oder die Dauer des Heizens erhöht, sofern die erfasste Haftschichttemperatur nach dem Vergleich mit einer hinterlegten Soll-Temperatur als zu gering angesehen wird. Vorzugsweise ist die elektrische Steuerung alternativ oder zusätzlich derart eingerichtet, dass sie die Kühleinrichtung in ihrer Leistung steigert und/oder die Dauer des Kühlens erhöht, sofern die erfasste Unterseitentemperatur nach dem Vergleich mit einer hinterlegten Soll-Temperatur als zu hoch angesehen wird.The device preferably has an electrical control, particularly preferably an electronic data processing device, which is set up to control the heating device and/or the cooling device depending on the detected adhesive layer temperature and/or the detected underside temperature. For this purpose, the temperature recorded is compared with a target temperature stored in an electronic data storage. The target temperature can also be a temperature range within which the recorded temperature should lie. The electrical control is set up in such a way that it increases the performance of the heating device and/or increases the duration of heating if the recorded adhesive layer temperature is considered to be too low after comparison with a stored target temperature. Preferably, the electrical control is alternatively or additionally set up in such a way that it increases the performance of the cooling device and/or increases the duration of cooling if the detected underside temperature is considered to be too high after comparison with a stored target temperature.
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