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[Technisches Gebiet]
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Die hierin offenbarte vorliegende Erfindung betrifft ein Solarzellmodul und insbesondere ein Solarzellmodul, das leicht in seine Bauteile aufgetrennt werden kann, wobei die Bauteile gesammelt werden können.
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[Hintergrund]
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Solarzellen absorbieren Licht, umfassend Sonnenlicht, um Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Im Allgemeinen können Solarzellen nach ihren Bauteilen in Dünnschichtsolarzellen und Bulksolarzellen unterteilt werden. Zudem können Solarzellen, je nach den Materialien, die verwendet werden, um Lichtabsorptionsschichten zu erzeugen, in Si- oder SiGe-Solarzellen, Solarzellen aus Kupfer-Indium-Gallium-Selen(CIGS)- oder CdTe-basierten Verbindungen, Solarzellen aus Gruppe-III-V-Verbindungen, Farbstoffsolarzellen, organische Solarzellen unterteilt werden. Eine Bulksolarzelle kann eine lichtundurchlässige Rückelektrode, eine Lichtabsorptionsschicht, eine transparente Elektrodenschicht, die Licht empfängt und als Elektrode fungiert, und eine Metallgitterschicht umfassen. Eine Halbleiterschicht von einem leitenden Typ, der unterschiedlich von dem der Lichtabsorptionsschicht ist, kann zwischen der Lichtabsorptionsschicht und der Rückelektrode angeordnet sein. Die Bulksolarzelle kann beispielsweise durch Verwendung von Glas oder einer Deckschicht verpackt werden. Eine Dünnschichtsolarzelle weist eine Struktur, ähnlich zu der der Bulksolarzelle, auf. Beispiele von Dünnschichtsolarzellstrukturen umfassen eine Substratstruktur mit einem lichtundurchlässigen Substrat und eine Superstratstruktur mit einem transparenten Substrat, wobei Licht durch das transparente Substrat empfangen wird.
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[Offenbarung]
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[Technisches Problem]
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Solarzellmodul bereit, das leicht in seine Bauteile aufgetrennt werden kann, wobei die Bauteile gesammelt werden können.
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[Technische Lösung]
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Solarzellmodule bereit, umfassend: eine Solarzelle, eine Dichtschicht, die so konfiguriert ist, dass die Solarzelle geschützt wird, und eine zwischen der Solarzelle und der Dichtschicht angeordnete Haftschicht, die ein Haftvermögen aufweist, um die Dichtschicht an die Solarzelle anzubringen, wobei das Haftvermögen der Haftschicht durch einen externen Reiz verringert wird, wenn die Dichtschicht repariert wird.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann der externe Reiz ultraviolette Bestrahlung sein, und die Haftschicht kann ein fotoabbaubares Polymer umfassen. Das fotoabbaubare Polymer kann wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymeren, Vinylketon-basierten Copolymeren, thermoplastischem 1,2-Polybutadien, Polyisobutylen, Polymeren mit einem Triplettfotosensibilisator und Polymeren mit Metallverbindung umfassen.
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Gemäß anderen Ausführungsformen kann der externe Reiz eine Temperaturänderung sein, und die Haftschicht kann eine Mischung aus einem thermoplastischem Harz und einem Weichmacher umfassen. Das thermoplastische Harz kann wenigstens eines aus Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenacrylat, Polyolefin oder Polyethylen umfassen.
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Der Weichmacher kann wenigstens einen aus Terpenphenolharz, Glyceryltribenzoat oder Pentaerythritoltetrabenzoat umfassen. Wird die Haftschicht auf eine Temperatur außerhalb eines Hafttemperaturbereichs erwärmt oder abgekühlt, wird das Haftvermögen der Haftschicht nicht aufrechterhalten.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der externe Reiz eine Temperaturänderung sein, und die Dichtschicht und die Haftschicht können unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der externe Reiz die Anwendung einer mechanischen Kraft sein. In diesem Fall kann die Haftschicht umfassen: 100 Gew.-Teile eines aus einer Monomermischung abgeleiteten Polymers, 20 bis 400 Gew.-Teile eines Weichmachers mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher, und 10 bis 1.000 Gew.-Teile eines wärmeleitfähigen Füllstoffs, wobei die Monomermischung umfassen kann: 70 bis 100 Gew.-Teile wenigstens eines Alkyl(meth)acrylats mit einer Alkylgruppe, die durchschnittlich 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthält, und 0 bis 30 Gew.-Teile wenigstens eines Monoethylen-basierten Monomers, das mit dem Alkyl(meth)acrylat reagieren kann, um ein Copolymer zu erzeugen.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der externe Reiz einer ausgewählt aus ultravioletter Bestrahlung, einer Temperaturänderung, einem Auflösen in einem organischen Lösungsmittel, einer Anwendung einer mechanischen Kraft und eine Kombination davon sein.
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[Vorteilhafte Effekte]
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die Haftschichten des Solarzellmoduls ein Haftvermögen auf, um die Dichtschichten an die Solarzelle anzubringen, und das Haftvermögen der Haftschichten kann durch einen externen Reiz verringert werden, wenn die Dichtschichten repariert werden. Daher kann das Solarzellmodul leicht in seine Bauteile aufgetrennt werden und die Bauteile des Solarzellmoduls können gesammelt werden. Zudem können gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Kosten verringert werden, da die Bauteile des Solarzellmoduls gesammelt und recycelt werden können, und die Umweltverschmutzung kann verringert werden, da die Bauteile getrennt voneinander entsorgt werden können.
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[Beschreibung der Zeichnungen]
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Die begleitenden Zeichnungen sind zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beigefügt und stellen einen Teil der Beschreibung dar. Die Zeichnungen veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der vorliegenden Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen ist/sind:
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1 eine Schnittdarstellung, welche ein Solarzellmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2A bis 2D Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern;
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3A und 3B Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Auftrennung und Sammlung von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern;
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4A und 4B Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Auftrennung und Sammlung von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Veränderung der Temperatur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern;
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5A und 5B Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Auftrennung und Sammlung von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Auflösen des Solarzellmoduls in einem organischen Lösungsmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern; und
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6A und 6B Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Auftrennung und Sammlung von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Anwendung einer mechanischen Kraft auf das Solarzellmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese Ausführungsformen werden vielmehr bereitgestellt, damit diese Offenbarung genau und vollständig ist, und sollen dem Fachmann den Umfang der vorliegenden Erfindung vermitteln. In den Zeichnungen sind die Abmessungen der Bauteile im Hinblick auf die Klarheit der Zeichnungen übertrieben dargestellt, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Bauteile bezeichnen.
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1 ist eine Schnittdarstellung eines Solarzellmoduls 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Mit Bezug auf 1 kann das Solarzellmodul der vorliegenden Ausführungsform umfassen: eine auf einer unteren Dichtschicht 110 angeordnete untere Haftschicht 120, eine auf einem Teilbereich auf der unteren Haftschicht 120 angeordnete Solarzelle 130, eine auf der Solarzelle 130 und der unteren Haftschicht 120 angeordnete obere Haftschicht 140, und eine auf der oberen Haftschicht 140 auf einer Seite gegenüberliegend zu der unteren Dichtschicht 110 angeordnete obere Dichtschicht 150.
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Die unteren und oberen Dichtschichten 110 und 150 können aus einem organischen Material erzeugt werden. Die untere Dichtschicht 110 ist auf der Rückelektrodenseite der Solarzelle 130 angeordnet, und die obere Dichtschicht 150 ist auf einer lichtempfangenden Oberflächenseite einer Frontelektrode der Solarzelle 130 angeordnet.
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Die unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 weisen ein Haftvermögen auf, das die unteren und oberen Dichtschichten 110 und 150 an die Solarzelle 130 angebracht werden können. Werden die unteren und oberen Dichtschichten 110 und 150 repariert, kann das Haftvermögen der unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 durch einen externen Reiz, wie ultraviolette Bestrahlung, eine durch Erwärmen oder Abkühlen verursachte Temperaturänderung, ein Auflösen in einem organischen Lösungsmittel, eine Anwendung einer mechanischen Kraft und eine Kombination davon, verringert werden.
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Im Detail: wenn der externe Reiz eine ultraviolette Bestrahlung darstellt, können die unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 ein fotoabbaubares Polymer umfassen. Die unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 können beispielsweise wenigstens ein fotoabbaubares Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymeren, Vinylketon-basierten Copolymeren, thermoplastischem 1,2-Polybutadien, Polyisobutylen, Polyisobutylenoxid, Polymeren mit einem Triplettfotosensibilisator und Polymeren mit einer Metallverbindung, umfassen.
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Ist der externe Reiz eine Temperaturänderung, können die unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 durch Zugabe eines Weichmachers zu einem thermoplastischen Harz erzeugt werden. Das thermoplastische Harz kann beispielsweise eines aus Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenacrylat, Polyolefin und Polyethylen sein. Der Weichmacher kann beispielsweise einer aus Terpenphenolharz, Glyceryltribenzoat und Pentaerythritoltetrabenzoat sein. Der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes variiert entsprechend der Menge des zu dem thermoplastischen Harz zugegebenen Weichmachers.
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Ist der externe Reiz eine Anwendung einer mechanischen Kraft, können die unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 durch einen Haftkleber erzeugt werden. Der Haftkleber kann beispielsweise umfassen: 100 Gew.-Teile eines aus einer Monomermischung abgeleiteten Polymers, 20 bis 400 Gew.-Teile eines Weichmachers mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher, und 10 bis 1.000 Gew.-Teile eines wärmeleitfähigen Füllstoffs. Die Monomermischung kann umfassen: 70 bis 100 Gew.-Teile von wenigstens einem aus Alkyl(meth)acrylat, wobei die Alkylgruppe durchschnittlich 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthält, und 0 bis 30 Gew.-Teile von wenigstens einem Monoethylen-basierten Monomer, das mit dem Alkyl(meth)acrylat reagieren kann, um ein Copolymer zu erzeugen.
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Der Wärmeausdehnungskoeffizient der unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 kann unterschiedlich zu dem der unteren und oberen Dichtschichten 110 und 150 sein.
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Die unteren und oberen Haftschichten 120 und 140 können ohne Rückstände leicht von der Solarzelle 130 abgetrennt werden, beispielsweise durch ultraviolette Bestrahlung, eine Temperaturänderung, ein Auflösen in einem organischen Lösungsmittel, eine Anwendung einer mechanischen Kraft und einer Kombination davon.
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Die Solarzelle 130 kann beispielsweise eine Si- oder SiGe-Solarzelle, eine Solarzelle aus einer Kupfer-Indium-Gallium-Selen(CIGS)- oder CdTe-basierten Verbindung, eine Solarzelle aus einer Gruppe-III-V-Verbindung, eine Farbstoffsolarzelle oder eine organische Solarzelle sein.
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Die Solarzelle 130 kann ein Glassubstrat oder ein flexibles Substrat umfassen.
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Die 2A bis 2D sind Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 2A bis 2D eine kurze Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Solarzellmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Mit Bezug auf 2A wird eine untere Dichtschicht 210 hergestellt, und eine untere Haftschicht 220 wird auf der unteren Dichtschicht 210 angeordnet.
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Die untere Dichtschicht 210 wird bereitgestellt, um eine Solarzelle vor der Außenumgebung, wie einem Eindringen von Feuchtigkeit in die Rückelektrodenseite der Solarzelle, zu schützen. Die untere Dichtschicht 210 kann beispielsweise aus einem organischen Material, wie einem Polyolefin-basierten Harz, einem Polyurethanharz und einem Silikonharz erzeugt werden. Beispiele des Polyolefin-basierten Harzes umfassen Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Ethylen-Acrylsäuremethyl-Copolymer (EMA), Ethylen-Acrylsäureethyl-Copolymer (EEA) und Butyralharz.
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Die untere Haftschicht 220 kann aus einem organischen Material erzeugt werden. Beispielsweise kann die untere Haftschicht 220 ein fotoabbaubares Polymer umfassen. Das fotoabbaubare Polymer kann beispielsweise wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymeren, Vinylketon-basierten Copolymeren, thermoplastischem 1,2-Polybutadien, Polyisobutylen, Polyisobutylenoxid, Polymeren mit einem Triplettfotosensibilisator und Polymeren mit einer Metallverbindung sein.
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Alternativ dazu kann die untere Haftschicht 220 durch Zugabe eines Weichmachers zu einem thermoplastischen Harz erzeugt werden. Das thermoplastische Harz kann beispielsweise eines aus Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenacrylat, Polyolefin und Polyethylen sein. Der Weichmacher kann beispielsweise einer aus Terpenphenolharz, Glyceryltribenzoat und Pentaerythritoltetrabenzoat sein. Der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes kann in Abhängigkeit von der Menge des zu dem thermoplastischen Harz zugegebenen Weichmachers variieren.
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Beispielsweise kann die untere Haftschicht 220 einen Haftkleber umfassen. Der Haftkleber kann beispielsweise umfassen: 100 Gew.-Teile eines von einer Monomermischung abgeleiteten Polymers, 20 bis 400 Gew.-Teile eines Weichmachers mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher, und 10 bis 1.000 Gew.-Teile eines wärmeleitfähigen Füllstoffs. Bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomermischung, kann die Monomermischung umfassen: 70 bis 100 Gew.-Teile von wenigstens einem Alkyl(meth)acrylat, wobei die Alkylgruppe durchschnittlich 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthält, und 0 bis 30 Gew.-Teile wenigstens eines Monoethylen-basierten Monomers, das mit dem Alkyl(meth)acrylat reagieren kann, um ein Copolymer zu erzeugen.
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Die untere Haftschicht 220 weist ein Haftvermögen auf, das die untere Dichtschicht 210 an eine Solarzelle (mit Bezug auf die Bezugszahl 230 in 2D), die auf der unteren Haftschicht 220 angeordnet ist, angebracht werden kann. Das Haftvermögen der unteren Haftschicht 220 kann durch einen externen Reiz, wie ultraviolette Bestrahlung, eine durch Erwärmen oder Abkühlen verursachte Temperaturänderung, ein Auflösen in einem organischen Lösungsmittel, eine Anwendung einer mechanischen Kraft und eine Kombination davon, verringert werden. In dem Fall, in dem die untere Dichtschicht 210 repariert wird, kann die untere Dichtschicht 210 leicht von der Solarzelle abgelöst werden. Dies ist möglich, da das für die Erzeugung der unteren Haftschicht 220 verwendete Material die folgenden Merkmale aufweist. Wird das fotoabbaubare Polymer mit ultraviolettem Licht bestrahlt, wird der Ring des fotoabbaubaren Polymers aufgebrochen und dadurch werden die physikalischen Eigenschaften, wie das Haftvermögen, des fotoabbaubaren Polymers verringert. In dem Fall einer Mischung eines thermoplastischen Harzes und eines Weichmachers bleibt das Haftvermögen der Mischung in einem bestimmten Temperaturbereich erhalten. Wird die Mischung jedoch über den Temperaturbereich hinaus erhitzt, so kann die Mischung schmelzen und das Haftvermögen der Mischung kann verschwinden, oder, wenn die Mischung unter diese bestimmte Temperatur abgekühlt wird, kann die Flexibilität der Mischung abnehmen und das Haftvermögen der Mischung kann verschwinden. Wird die Solarzelle für einen langen Zeitraum verwendet, wird die Klebefestigkeit zwischen der Solarzelle und der unteren Dichtschicht 210 schwach, weil sich das Haftvermögen des Haftklebers verringert.
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Zudem kann die untere Haftschicht 220 aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der unterschiedlich zu dem des für die Erzeugung der unteren Dichtschicht 210 verwendeten Materials ist, erzeugt werden. In diesem Fall, wenn sich die Temperatur verändert, kann sich die untere Haftschicht 220 durch eine durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien verursachte Verformungskraft ablösen.
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Mit Bezug auf 2B ist eine Solarzelle 220 in einem Teilbereich auf der unteren Haftschicht 220 angeordnet.
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Die Solarzelle 230 kann eine Si- oder SiGe-Solarzelle, eine Solarzelle aus einer CIGS- oder CdTe-basierten Verbindung, eine Solarzelle aus einer Gruppe-III-V-Verbindung, eine Farbstoffsolarzelle oder eine organische Solarzelle sein. Die Solarzelle 230 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Die Solarzelle 230 wird infolge des Haftvermögens der unteren Haftschicht 230 auf der unteren Haftschicht 230 angebracht.
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Mit Bezug auf 2C ist eine obere Haftschicht 240 auf der Solarzelle 230 und dem freiliegenden Bereich der unteren Haftschicht 220 angeordnet.
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Die obere Haftschicht 240 kann aus demselben organischen Material, das für die Erzeugung der unteren Haftschicht 230 verwendet wurde, erzeugt werden. In diesem Fall weist die obere Haftschicht 240 ein Haftvermögen auf, das die Solarzelle 230 an eine obere Dichtschicht (mit Bezug auf die Bezugszahl 250 in 2D), die später erzeugt wird, angebracht wird. Das Haftvermögen der oberen Haftschicht 240 kann durch einen externen Reiz, wie ultraviolette Bestrahlung, eine durch Erwärmen oder Abkühlen verursachte Temperaturänderung, ein Auflösen in einem organischen Lösungsmittel, eine Anwendung einer mechanischen Kraft und eine Kombination davon, verringert werden. Folglich, wenn die obere Dichtschicht (mit Bezug auf die Bezugszahl 250 in 2D) repariert wird, kann die obere Dichtschicht leicht von der Solarzelle 230 abgelöst werden.
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Zudem kann die obere Haftschicht 240 aus einem Material erzeugt werden, das einen zu dem des für die Erzeugung der oberen Dichtschicht verwendeten Materials unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. In diesem Fall, wenn sich die Temperatur verändert, kann die obere Haftschicht 240 durch eine durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien verursachte Verformungskraft abgezogen werden.
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Mit Bezug auf 2D ist eine obere Dichtschicht 250 auf der oberen Haftschicht 240 angeordnet, um die Solarzelle 230 mechanisch und chemisch zu schützen.
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Da die obere Dichtschicht 250 auf einer lichtempfangenden Oberflächenseite einer Frontelektrode der Solarzelle 230 angeordnet ist, wird die obere Dichtschicht 250 auf einem Material erzeugt, das eine gute Transparenz aufweist und seine Transparenz für einen langen Zeitraum aufrechterhalten kann. Die obere Dichtschicht 250 kann beispielsweise aus einem organischen Material, wie einem Polyolefinharz, einem Polyurethanharz und einem Silikonharz, erzeugt werden. Beispiele des Polyolefinharzes können EVA, EMA, EEA und Butyralharz umfassen.
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So kann ein Solarzellmodul 200 hergestellt werden, das die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250, die Solarzelle 230 und die dazwischen angeordneten unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 umfasst.
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Die 3A und 3B sind Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zum Abtrennen und Sammeln von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Mit Bezug auf 3A wird das gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte Solarzellmodul 200 hergestellt, und ultraviolettes Licht wird auf die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 von beiden Seiten der Solarzelle 230 eingestrahlt, um die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 zu reparieren. Die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 können ein fotoabbaubares Polymer umfassen. Das fotoabbaubare Polymer kann wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymeren, Vinylketon-basierten Copolymeren, thermoplastischem 1,2-Polybutadien, Polyisobutylen, Polyisobutylenoxid, Polymeren mit einem Triplettfotosensibilisator und Polymeren mit einer Metallverbindung sein.
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Mit Bezug auf 3B werden die Polymerringe der unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 aufgrund der ultravioletten Bestrahlung aufgebrochen, und demzufolge werden die physikalischen Eigenschaften, wie das Haftvermögen, der unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 verringert. Daher können die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 leicht von der Solarzelle 230 abgetrennt werden. Das heißt, dass die Solarzelle 230 leicht, ohne beschädigt zu werden, von dem Solarzellmodul 200 (mit Bezug auf 3A) abgenommen werden kann und die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 können gesondert gesammelt und verworfen werden.
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Die 4A und 4B sind Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zum Abtrennen und Sammeln von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Ändern der Temperatur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern.
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Unter Bezug auf 4A wird das gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte Solarzellmodul 200 hergestellt und, um die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250, die unterhalb und oberhalb der Solarzelle 230 angeordnet sind, zu reparieren, wird die Temperatur der unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 durch Erwärmen oder Abkühlen derselben verändert. Die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 können eine Mischung aus einem thermoplastischen Harz und einem Weichmacher umfassen. Das thermoplastische Harz kann eines aus Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenacrylat, Polyolefin oder Polyethylen sein. Der Weichmacher kann einer aus einem Terpenphenolharz, Glyceryltribenzoat oder Pentaerythritoltetrabenzoat sein.
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Mit Bezug auf 4B behalten die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 im Allgemeinen ihr Haftvermögen in einem bestimmten Temperaturbereich bei. Werden die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 jedoch auf eine Temperatur oberhalb des Temperaturbereichs erwärmt, schmelzen die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 und verlieren ihr Haftvermögen, oder, wenn die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 auf eine Temperatur unterhalb dieser bestimmten Temperatur abgekühlt werden, nimmt die Flexibilität der unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 ab und sie verlieren ihr Haftvermögen. Daher können die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 leicht von der Solarzelle 230 abgelöst werden. Dabei sollte die Heiztemperatur der unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 gleich oder unterhalb von 250°C gehalten werden, um zu vermeiden, dass die Solarzelle 230 durch einen Wärmeübergriff beschädigt wird.
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Werden die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 aus einem Material erzeugt, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der unterschiedlich zu dem des für die Erzeugung der unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 verwendeten Materials ist, kann die Temperatur des Solarzellmoduls 200 durch Erwärmen oder Abkühlen verändert werden, um die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 von den unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 und der Solarzelle 230 infolge einer durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verursachten Verformungskraft abzuziehen. Das heißt, dass die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 leicht von der Solarzelle 230 abgetrennt werden können.
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So kann die Solarzelle 230 leicht von dem Solarzellmodul 200 (mit Bezug auf 4A), ohne Schaden zu nehmen, abgelöst werden, und die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 können gesondert gesammelt und verworfen werden.
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Die 5A und 5B sind Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Abtrennung und Sammlung von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Auflösen des Solarzellmoduls in einem organischen Lösungsmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern.
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Mit Bezug auf 5A wird das gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte Solarzellmodul 200 hergestellt, und, um die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250, die unterhalb und oberhalb der Solarzelle 230 angeordnet sind, zu reparieren, wird das Solarzellmodul 200 in eine Kammer 270, die ein organisches Lösungsmittel 260 enthält, eingetaucht. Die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 und die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 können aus organischen Materialien erzeugt werden.
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Mit Bezug auf 5B werden die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 (mit Bezug auf 5A), die in das organische Lösungsmittel 260 (mit Bezug auf 5A) eingetaucht wurden, aufgelöst, und die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 (mit Bezug auf 5A), die in das organische Lösungsmittel 260 (mit Bezug auf 5A) eingetaucht wurden, werden aufgelöst. Infolgedessen bleibt nur die Solarzelle 230 in der Kammer 270, die das organische Lösungsmittel 260 enthält, in dem die organischen Materialien aufgelöst wurden, zurück. Das heißt, dass die Solarzelle 230 leicht von den unteren und oberen Haftschichten 210 und 250 (mit Bezug auf 5A) des Solarzellmoduls 200 (mit Bezug auf 5A), ohne beschädigt zu werden, abgetrennt werden kann.
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Die Solarzelle 230 kann demzufolge aus der Kammer 270 entnommen, gewaschen und getrocknet (nicht gezeigt) werden.
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Die 6A und 6B sind Schnittdarstellungen, welche ein Verfahren zur Abtrennung und Sammlung von Bauteilen von einem Solarzellmodul durch Anwendung einer mechanischen Kraft auf das Solarzellmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern.
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Mit Bezug auf 6A wird das gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte Solarzellmodul 200 hergestellt, und, um die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250, die unterhalb und oberhalb der Solarzelle 230 angeordnet sind, zu reparieren, wird eine mechanische Kraft auf die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 angewandt. Die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 können einen Haftkleber umfassen. Beispielsweise kann der Haftkleber umfassen: 100 Gew.-Teile eines von einer Monomermischung abgeleiteten Polymers, 20 bis 400 Gew.-Teile eines Weichmachers mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher, und 10 bis 1.000 Gew.-Teile eines wärmeleitfähigen Füllstoffs. Mit Bezug auf das Gesamtgewicht der Monomermischung kann die Monomermischung umfassen: 70 bis 100 Gew.-Teile von wenigstens einem Alkyl(meth)acrylat, wobei die Alkylgruppe durchschnittlich 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthält, und 0 bis 30 Gew.-Teile wenigstens eines Monoethylen-basierten Monomers, das mit dem Alkyl(meth)acrylat reagieren kann, um ein Copolymer zu erzeugen.
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Mit Bezug auf 6B, in dem Fall, in dem die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 aus einem Haftkleber erzeugt wurden, wird die Klebefestigkeit zwischen der Solarzelle 230 und der unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 schwächer, wenn die Solarzelle 230 für einen langen Zeitraum verwendet wird, da sich das Haftvermögen des Haftklebers verringert. In diesem Fall, wenn eine mechanische Kraft auf die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 angewendet wird, werden die unteren und oberen Haftschichten 220 und 240 leicht von den unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 abgetrennt. Daher können die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 leicht von der Solarzelle 230 des Solarzellmoduls 200 (mit Bezug auf 6A) abgetrennt werden, ohne dass die Solarzelle 230 beschädigt wird.
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So kann die Solarzelle 230 leicht von dem Solarzellmodul 200 (mit Bezug auf 6A), ohne beschädigt zu werden, durch Anwendung einer mechanischen Kraft abgenommen werden, und die unteren und oberen Dichtschichten 210 und 250 können getrennt gesammelt und verworfen werden.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Haftvermögen der Haftschichten des Solarzellmoduls durch einen externen Reiz, wie ultraviolette Bestrahlung, eine durch Erwärmen oder Abkühlen verursachte Temperaturänderung, ein Auflösen in einem organischen Lösungsmittel und eine Anwendung einer mechanischen Kraft, verringert werden, um die Dichtschichten und die Solarzelle von dem Solarzellmodul abzutrennen, ohne dass die Solarzelle beschädigt wird. Infolgedessen kann die Solarzelle, bevor die Eigenschaften der Solarzelle aufgrund eines Abbaus oder einer Beschädigung der Dichtschichten unterhalb einen bestimmten Wert sinken, gesammelt und für eine Wiederverwertung neu versiegelt werden. Demzufolge kann die Lebensdauer des Solarzellmoduls leicht erhöht werden. Da teilweise beschädigte Teile ersetzt oder repariert werden können, können dadurch die Herstellungs- und Verwerfungskosten und die Verschwendung von Rohstoffquellen verringert werden. Zudem kann die Umweltverschmutzung verringert werden, da Bauteile des Solarzellmoduls getrennt verworfen werden können.
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Dichtschichten und die Solarzelle durch einen externen Reiz, wie ultraviolette Bestrahlung, eine durch Erwärmung oder Abkühlung erzeugte Temperaturänderung, ein Auflösen in einem organischen Lösungsmittel und eine Anwendung einer mechanischen Kraft, von dem Solarzellmodul abgetrennt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die Dichtschichten und die Solarzelle von dem Solarzellmodul abgetrennt werden, indem wenigstens zwei der oben beschriebenen Reize kombiniert werden. Beispiele von Kombinationen von solchen externen Reizen umfassen eine Kombination einer Temperaturänderung und eine Anwendung einer mechanischen Kraft, die Kombination einer ultravioletten Bestrahlung und eine Anwendung einer mechanischen Kraft und die Kombination einer ultravioletten Bestrahlung, einer Temperaturänderung und eine Anwendung einer mechanischen Kraft.
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Der oben beschriebene Gegenstand soll nur als erläuternd und nicht als einschränkend betrachtet werden und die beigefügten Ansprüche sollen alle solchen Modifikationen, Erweiterungen und anderen Ausführungsformen, welche unter den genauen Erfindungsgedanken und den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, abdecken. Demzufolge, bis zu dem maximalen, durch das Gesetz erlaubten Ausmaß, wird der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die breitest mögliche Interpretation der nachfolgenden Ansprüche und ihrer Äquivalenten bestimmt und soll nicht durch die vorangehende detaillierte Beschreibung beschränkt oder eingeschränkt werden.
