ES2828082T3 - Procedimiento y dispositivo para la separación de diferentes capas de material de un componente compuesto - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la separación de capas de material de diferentes tipos de un componente compuesto, que comprende al menos una capa de material transparente para luz visible, con una transparencia superior al 40%, y al menos otra capa de material, en donde la luz de una fuente externa incide s través de la al menos una capa de material transparente en la al menos otra capa de material y es absorbida allí al menos parcialmente, de manera que como consecuencia del calentamiento de la otra capa de material absorbente de luz se separan al menos dos capas de material del componente compuesto una de la otra, caracterizado por que la luz de la fuente externa es acondicionada con la ayuda de al menos una lámpara de destellos y de esta manera la otra capa de material absorbente de luz es irradiada en un campo de iluminación, que comprende al menos una porción de la superficie del componente compuesto, en menos de un segundo y se caliente y por que la radiación en el campo de iluminación presenta en un instante de la duración de la iluminación una intensidad constante.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para la separación de diferentes capas de material de un componente compuesto La invención se refiere a un procedimiento para la separación de capas de material de diferentes tipos de un componente compuesto, que comprende al menos una capa de material transparente para luz visible, con una transparencia sobre 40%, y al menos otra capa de material, en donde la luz de una fuente externa incide a través de la al menos una capa de material transparente en la al menos otra capa de material y es absorbida allí al menos parcialmente.

Tales componentes compuestos presentan una porción en peso de vidrio de 50% o más. Igualmente es posible la aplicación en el caso de porciones en peso de vidrio.

Los módulos de celdas solares entran en la categoría "Chatarra electrónica" y deben reciclarse según las Directivas-EU. Los módulos contienen según el tipo de construcción componentes valiosos como obleas de silicio y plata y sustancias raras como indio, galio o telurio.

Típicamente, los módulos solares de trituran en componentes pequeños y a continuación se separan las sustancias contenidas en el granulado unas de las otras con procedimientos mecánicos, así como químicos. En procedimientos más nuevos, todo el módulo es calentado en un horno, de manera que se queman los plásticos contenidos. Los restantes componentes, como por ejemplo vidrio y obleas de silicio son separados unos de los otros mecánicamente después del proceso del horno y a continuación son preparados y purificados químicamente, de manera que éstos se pueden separar de nuevo en la producción.

En el documento US 2009/0183825 A1 se describe que es posible una separación de los vidrios de cubierta cuando se ha utilizado un polímero para la unión de los dos sustratos de vidrio. Por medio de radiación-UV durante hasta tres horas o calentamiento, en los que se expone el sistema compuesto a temperaturas de algunos cientos de grados Celsius, se pueden separar determinados compuestos químicos.

Un módulo de celdas solares de capa fina está constituido esencialmente por dos cristales con un espesor respectivo de aproximadamente 2,0 a 3,0 milímetros, una hoja laminada intermedia, por ejemplo, de EVA (etilenovinil-acetato) con un espesor de aproximadamente 0,2 a 0,4 milímetros, que está incrustada entre la lámina y uno de los dos cristales. Con respecto al volumen, un módulo de celdas solares de capa fina está constituido de esta manera en una parte predominante de vidrio, que hace antieconómica la trituración descrita anteriormente y la separación química siguiente de los materiales como método de reciclado. También la alta necesidad de energía para el proceso del horno descrito anteriormente, así como la duración larga del proceso implicado con ello, en parte, de varias horas, ofrece una alta motivación para la búsqueda de procedimientos alternativos de reciclado. En la solicitud de patente "Recycling-Verfahren für Dünnschichtsolarzellenmodule" (EP 2133923 A2) se describe un procedimiento que a través de la reticulación de un rayo láser sobre la superficie de un módulo de celdas solares de capa fina calienta la capa absorbente de luz y, por lo tanto, generadora de corriente del módulo y de esta manera provoca una separación de los dos cristales.

A continuación, se puede desprender en baños químicos la capa generadora de corriente y se puede extraer mecánicamente la lámina-EVA. Solamente la separación de los cristales unos de los otros, posibilita en este caso la actuación efectiva de los productos químicos sobre las capas contenidas entre los cristales.

El mayor inconveniente de los procedimientos conocidos para el reciclado de módulos solares es, además de los altos costes de inversión, la necesidad amplia de tiempo. También en el caso de láser, se necesitan algunos minutos para la reticulación del rayo sobre toda la superficie de un lado del módulo solar desde aproximadamente uno hasta un metro y medio cuadrado. Cuando se supone un tamaño habitual actualmente de un parque solar con una potencia punta de aproximadamente 300 megavatios, están instalados allí aproximadamente dos millones de módulos de celdas solares de capa fina. Por lo tanto, un láser tardaría, por lo tanto, muchos años en descomponer los dos cristales de los módulos del parque solar.

Según la reivindicación 1 de la invención, ha sido desarrollado un procedimiento que, con la ayuda de la luz generada por al menos una lámpara de descarga de gas, se irradia y se calienta otra capa de material absorbente de luz de un componente compuesto en un campo de iluminación, que comprende al menos una porción de la superficie del componente compuesto, en menos de un segundo. Por medio de la lámpara de descarga de gas o de varias de ellas se puede irradiar todo el campo de iluminación al mismo tiempo y se puede calentar la capa de material absorbente de luz.

La al menos una lámpara de descarga de gas se acciona como lámpara de destellos, de manera que la energía introducida en el componente compuesto conduce a una elevación insignificante de la temperatura de todo el componen te compuesto.

De esta manera, en el campo de iluminación utilizando procesos térmicos o químicos provocados baja la actuación de la luz o como consecuencia de tensiones termo-mecánicas, que son consecuencia de los gradientes de temperatura o de diferentes coeficientes de dilatación térmica de los materiales, o combinaciones de esos procesos, designados a continuación en general como procesos de separación, se realiza la separación de las capas de material del componente compuesto. En este caso es suficiente una capa la mayoría de las veces de sólo algunos milímetros de espesor a lo largo de la superficie límite de los materiales a separar desde una temperatura de partida, por ejemplo, para calentar típicamente varios cientos de grados Kelvin a la temperatura necesaria del proceso. Así, por ejemplo, especialmente en el caso de un calentamiento a ser posible de capa fina, se pueden utilizar altas tasas de calentamiento y/o de refrigeración y, por lo tanto, tiempos de radiación inferiores a un segundo, que se pueden preparar con la densidad de energía necesaria a través de lámparas de destellos.

Los tiempos de radiación se pueden variar en función de diferentes parámetros como los materiales utilizados en el componente compuesto, el tamaño del componente compuesto o bien la superficie parcial irradiada u otros. De este modo, se pueden utilizar tiempos de radiación de un milisegundo, diez, veinte, cincuenta, cien, ciento cincuenta o más milisegundo o valores intermedios opcionales. El técnico puede calcular y seleccionar a través de simulación o ensayos o una combinación de ambos los tiempos óptimos de radiación para el componente compuesto a tratar, de manera que la energía introducida en el componente compuesto conduce a una elevación insignificante de la temperatura de todo el componente compuesto.

Con la ayuda de la lámpara de destellos, la luz de la lámpara incide a través de una capa de material transparente para luz del componente compuesto y es absorbida por otra capa de material o varias de ellas. Los procesos de separación provocados a través de la absorción de la luz, por ejemplo, una elevación de la temperatura de varios cientos de grados kelvin o la rotura provocada por la actuación de la luz de enlaces químicos, junto o en la proximidad inmediata de la superficie límite provocan la separación de al menos dos capas de material del componente compuesto. Con el procedimiento descrito se pueden separar la otra capa de material adyacente a la capa de material transparente y/o al menos una de las otras capas de material, que están alejada de la capa de material transparente, desde la o las capas de material vecinas. Como consecuencia de la intensidad constante de la luz en todo el campo de iluminación, considerada en un instante discrecional de la iluminación, se activan procesos de separación homogéneos en el campo de iluminación sobre la superficie y se consigue una separación uniforme de las capas de material.

La separación propiamente dicha de las capas de material puede requerir otras etapas del procedimiento descritas a continuación de manera ejemplar y sin limitaciones, que posibilitan en sí ya la separación propia o la realizan directamente a través del desprendimiento de las capas límites. Las etapas complementarias del procedimiento se pueden realizar por separado y en un instante posterior.

El tamaño del campo de iluminación, es decir, la porción tratada con la iluminación de la superficie del material compuesto, se puede seleccionar de manera diferente de acuerdo con diferentes parámetros, tales como la estructura de las capas del componente compuesto, sus materiales con sus propiedades físicas y químicas, el tamaño total del componente compuesto, la densidad de potencia necesaria para el proceso térmico utilizado y alcanzable con la fuente de luz, el espacio disponible y otros parámetros. En experimentos se ha mostrado que un campo de varias lámparas intermitentes cilíndricas y dispuestas paralelas puede iluminar de manera homogénea toda la superficie de un módulo, de manera que es posible, por ejemplo en módulos fotovoltaicos la separación de los cristales de todo el módulo con una sola iluminación y, por lo tanto, dentro de menos de un segundo.

Este procedimiento se emplea en el reciclado de módulos fotovoltaico, por ejemplo de cristales y materiales de capas de un módulo de capa fina, pantallas o componentes de la llamada "Potencia Solar Concentrada".

La distinción de las capas de material en capas transparente y otras capas absorbentes de luz se realización de acuerdo con su comportamiento óptico utilizado y predominante para el proceso de separación. De esta manera, la capa de material transparente forma la ventana de entrada al menos para la luz visible de la fuente de radiación externa en el componente compuesto y tiene con esta finalidad una transparencia para la zona espectral utilizada para el proceso de separación aplicado. Las capas de material con una transparencia para luz visible de más de 40% han dado buen resultado para los procesos utilizables, de manera que las indicaciones porcentuales de la transparencia se refieren al espectro de emisiones de la lámpara de destellos que emite regularmente en banda ancha. En función de la lámpara de destellos utilizada, sus parámetros de funcionamiento, del proceso de separación utilizado, así como de los materiales de la capa, la transparencia espectral puede incluir, además de la zona visible, también otras zonas del espectro de emisión, como por ejemplo luz en la zona-UV y/o en la zona-IR. El procedimiento se puede aplicar también sobre componentes compuestos, cuyas capas de material transparentes presentan valores de transparencia más elevados o perfiles de transparencia adaptados a las zonas espectrales respectivas. La transparencia se puede determinar a través de una capa de material transparente o varias de ellas, que están superpuestas.

El concepto de la fuente de luz o de radiación externa designa aquella fuente que no forma parte del componente compuesto.

La separación de las capas de material se puede referir, de acuerdo con diferentes formas de realización a la separación de dos o más capas de material del componente compuesto entre sí y se puede realizar a través de los procesos mencionados para la separación de capas en diferentes superficies límites del componente compuesto. Así, por ejemplo, la al menos una lámpara de destellos se puede construir y funcionar de tal manera que la luz-UV emitida desde la lámpara incide a través de la capa de material transparente, designada a continuación también como primera capa y conduce en la otra capa de material adyacente, designada a continuación también como segunda capa, a la destrucción de enlaces y, por lo tanto, implica la separación de las capas de material. La luz-UV puede atravesar en este caso también una o varias capas de material, que son transparentes según la definición anterior. De forma complementaria, la luz-UV puede pasar a través de otras capas de material que no entran ya en la definición anterior, pero que dejan pasar luz-UV en medida suficiente. Estas últimas capas deben designarse a continuación también como tercera, cuarta, etc. capa. En el primer caso, la separación de la segunda capa o de una pila de capas se realiza a continuación directamente desde la capa de material transparente. En el segundo caso, se realiza una separación dentro de una pila de capas de otras capas de material. También es posible una combinación de ambas variantes a través de etapas sucesivas del procedimiento.

De manera similar, se puede realizar también la separación a través de procesos de separación en diferentes planos del componente compuesto. A tal fin, se construye y se acciona la al menos una lámpara de destellos de tal manera que la luz visible emitida por la lámpara incide a través de la capa de material transparente, la primera capa y es absorbida por la otra capa de material adyacente, la segunda capa, para la separación de las dos capas una de la otra a través de calentamiento.

De manera alternativa o complementaria, la luz de la lámpara de destellos incide a través de la primera capa y calienta la segunda capa, sin separarla. A través de la conducción de calor en la segunda capa se calienta la superficie límite entre la segunda capa y una tercera capa en tal medida que se realiza una separación de la segunda de la tercera capa.

En función de las propiedades térmicas y de transmisión, así como de absorción de la segunda y siguientes capas, hay que calentar también otras superficies límites en la medida deseada y separar las capas de material unas de las otras.

La porción de la superficie del material compuesto tratada con una iluminación se puede seleccionar muy diferente de acuerdo con diferentes parámetros, como la estructura de capas del componente compuesto, sus materiales con sus propiedades físicas y químicas, el tamaño total del componente compuesto, la densidad de potencia necesaria para el proceso térmico utilizado y alcanzable con la fuente de luz, el espacio disponible y otros parámetros. En experimentos se ha mostrado que un campo de varias lámparas intermitentes cilíndricas puede iluminar de manera homogénea toda la superficie de un módulo, de manera que es posible, por ejemplo, en módulos fotovoltaicos la separación de los cristales de todo el módulo con una sola iluminación y, por lo tanto, dentro de menos de un segundo. De esta manera, se reduce el gasto de tiempo en el ejemplo anterior para un parque solar desde muchos años hasta menos de un mes. Hay que añadir que los costes de inversión para el campo de lámparas de destellos representan sólo una fracción de los costes para el láser según el estado de la técnica. A través de la configuración adecuada de una o varias lámparas de destellos se pueden ajustar individualmente porciones de superficies en etapas porcentuales. Para diferentes aplicaciones, por ejemplo, para módulos fotovoltaicos, pantallas, componentes de instalaciones de "Potencia Solar Concentrada" y otros, ha dado buen resultado una separación efectiva de sus capas de material de acuerdo con una configuración del procedimiento con una radiación de una porción de la superficie irradiada de al menos 5%, con preferencia al menos 10%, siendo posibles también porciones más elevadas y más reducidas, así como porciones entre dichos valores.

La altura de la porción irradiada de manera simultánea y homogénea se puede establecer a través de una optimización de la eficiencia del procedimiento y su adaptación al caso de aplicación respectivo, como material y diseño del componente compuesto, fuente de luz y otros. En este caso, se tiene en cuenta que el porcentaje del área de una caída de la intensidad condicionada físicamente en el borde de un campo de iluminación se reduce a medida que se incrementa la superficie de iluminación. Además, se pueden reducir pérdidas energéticas como consecuencia del solape necesario de varios campos de iluminación más pequeños en comparación con un campo mayor o único de iluminación que cubre todo el componente compuesto. Además, se puede evitar o al menos reducir la degradación no deseada como consecuencia del solape de los campos de iluminación y de la iluminación múltiple condicionada con ello de materiales ya separados. La utilización de al menos una lámpara de destellos permite la preparación de la energía necesaria para iluminaciones de grandes superficies.

Como material absorbente de luz se contemplan diferentes materiales. Así, por ejemplo, puede estar constituido de silicio. Esto incluye que la capa de material absorbente de luz comprende otros materiales, por ejemplo impurezas o componentes de materiales complementarios, que están presentes en una extensión tal que se garantiza la función absorbente de luz de la capa de material para el proceso de separación.

En una aplicación ejemplar, pero no limitativa, del procedimiento sobre un módulo solar de capa fina, con la ayuda de una iluminación se separan cristales como dos capas de material de un módulo. Según el tipo de construcción del módulo, después de la separación, todavía diferentes capas de material se encuentran sobre los dos elementos ahora presentes del componente compuesto, normalmente los dos cristales. Durante una segunda iluminación de los componentes respectivos, que se realiza, entre otros, con una intensidad más elevada, se posibilita otra descomposición de las capas de material. Por ejemplo, la capa generadora de corriente de un módulo solar de capa fina está constituida por dos capas de electrodos como molibdeno y un óxido conductor transparente, así como una capa intermedia, que absorbe la luz solar y la convierte en corriente. La adhesión de los materiales individuales superpuestos, así como su absorción de luz tienen diferentes tamaños, de manera que es posible separar las sustancias de la capa generadora de corriente sin actuación de productos químicos. La etapa más importante sigue siendo la separación de los cristales desde los componentes restantes, puesto que éstos representan la porción máxima en peso y volumen de más del 90%. En este caso se presupone que se han retirado ya conexiones eléctricas u, dado el caso, el bastidor fuera del módulo.

En los llamados módulos de capa fina-CIGS, en la producción se separa la capa generadora de corriente típicamente sobre el cristal trasero (cristal sobre el lado del módulo alejado del sol) y a continuación se conecta con la ayuda de la lámina de EVA con el cristal frontal (cristal sobre el lado alejado del sol del módulo). En este caso, en una primera iluminación con una intensidad relativamente reducida y una duración de, por ejemplo, un milisegundo se puede separar el cristal trasero desde el cristal delantero en virtud de tensiones termo-mecánicas, que resultan a través de altos gradientes de temperatura. La temperatura máxima del proceso está regularmente por debajo de la temperatura de evaporación de los materiales a separar. En este caso, el electrodo de molibdeno de la capa de CIGS permanece sobre el cristal trasero y los materiales restantes de la capa generadora de corriente incluyendo la lámina de EVA se adhieren sobre el cristal delantero. A continuación, se puede retirar la capa de molibdeno desde el cristal trasero a través de una segunda iluminación con una intensidad más elevada, pero de duración similar, de nuevo en virtud de tensiones termo-mecánicas. La capa de molibdeno separada cae en forma de partículas, por ejemplo, a través de una corriente de aire en un depósito colector según el principio de un aspirador de polvo.

De manera alternativa, las partículas pueden caer, condicionadas por gravitación, en una bandeja colocada debajo del módulo. Igualmente, los materiales restantes de la capa generadora de corriente se pueden separar de la lámina de EVA, que se adhiere sobre el cristal delantero, en virtud de la rotura, condicionada por la temperatura, de enlaces químicos y se pueden acumular como partículas en un segundo depósito colector. De esta manera, es posible separar molibdeno de los materiales restantes de la capa generadora de corriente sin el empleo de productos químicos. En una tercera iluminación del cristal delantero con una duración de, por ejemplo, 500 milisegundos y una intensidad relativamente reducida se produce un desprendimiento de la lámina de EVA.

De esta manera, el material compuesto del módulo-CIGS está descompuesto en dos cristales separados, partículas de molibdeno, partículas de CIGS si molibdeno así como lámina de EVA. En oposición a otros métodos de reciclado, ni el cristal delantero ni el cristal trasero entran en contacto con productos químicos, de manera que se puede suprimir también una limpieza de los cristales antes de la utilización posterior. Según el tipo de construcción del componente compuesto y de los materiales empleados, es conveniente adaptar los parámetros de funcionamiento de las lámparas de destellos con respecto a la duración de la iluminación, la intensidad de la luz, así como el número de las iluminaciones.

Según una configuración del procedimiento, se puede realizar la descomposición de los módulos se puede realizar a través de una unidad móvil que, dado el caso parcialmente dividida en componentes, encuentra espacio en un contenedor de carga normalizado, que se designa, en general, también como contenedor-ISO, contenedor de carga o de buque o contenedor de carga marina y se emplea pasando fronteras para transporte marítimo, por tren y camión. Tales contenedores de carga son contenedores normalizados de gran volumen de acero, que posibilitan una carga sencilla y rápida, transporte, almacenamiento y descarga de productos. Con la ayuda del contenedor de carga se transporta la unidad móvil a un parque solar o nave de reciclaje o un taller de producción para módulos fotovoltaicos o, en general, al lugar de funcionamiento o almacenamiento o fabricación u otros lugares, en el que deben reciclarse los componentes compuestos. A continuación se separa el cristal del componente compuesto o varios de ellos, que pueden representar la porción predominante del peso del componente compuesto y contienen en comparación con los procedimientos de reciclaje habituales sólo pocas impurezas después de la descomposición, de los restantes materiales de capas con el procedimiento descrito anteriormente y se transporta directamente hacia la fábrica de vidrio para una reutilización. Los otros materiales, que presentan solamente una porción de peso relativamente reducida, son transportados hacia los lugares de reciclado correspondientes para la preparación y utilización. La unidad móvil ahorra costes altos a través de vías de transporte más cortas con respecto a las cantidades de cristal a transportar. En el caso de un peso de un módulo de por ejemplo 15 kg, resultan aproximadamente 30 mil toneladas de vidrio para el campo solar esbozado anteriormente con una potencia máxima de 300 megavatios. Las instalaciones de reciclado convencionales con un volumen de material habitual para la producción llenan naves enteras, de manera que no se puede realizar una versión móvil en un contenedor-ISO.

Los módulos fotovoltaicos, que generan corriente con la ayuda de obleas de silicio, forman la porción predominante de todos los módulos instalados y permanecerán todavía durante muchos años, sólo ya en virtud de las capacidades de producción existente. Estos módulos están constituidos típicamente y esencialmente de un cristal delantero, así como de un cristal trasero casi estanco al agua e impermeable a la luz sobre el lado del módulo alejado del sol. Las obleas de silicio están incrustadas, por ejemplo, respectivamente, con una lámina de EVA sobre su lado delantero y trasero entre el cristal delantero y el cristal trasero. En los módulos producidos más frecuentemente actualmente, en virtud de la lámina trasera impermeable a la luz, no se puede iluminar y, por lo tanto, calentar directamente el lado trasero de una oblea en el módulo (lado de la oblea alejada del sol), de manera que se contempla sólo una iluminación desde el lado delantero (lado dirigido hacia el sol). Pero en virtud de la conductividad térmica aproximadamente de 150 a 650 veces más elevada del silicio en comparación con el vidrio o bien las láminas de plástico también es posible calentar con la ayuda de una duración de la iluminación relativamente larga en el tiempo de por ejemplo 50 milisegundos toda la oblea según las reivindicaciones 4 y 5 de la invención, de manera que las láminas de EVA se desprenden sobre el lado delantero y trasero. La energía necesaria para ello es en este caso esencialmente más alta, condicionada por la gran capacidad térmica de la oblea de silicio de 150 pm a 450 pm, en comparación con una capa generadores de corriente de aproximadamente 3 pm de espesor de un módulo solar de capa fina. La conducción de calor de las láminas de EVA, en las que están incrustadas las obleas es, sin embargo, esencialmente menor en comparación con el vidrio. Por lo tanto, se deriva menos rápidamente la energía térmica en las obleas de silicio durante la iluminación en oposición a los módulos de capa fina. De esta manera, la necesidad de energía en módulos, que se basan en obleas de silicio, es claramente menor que la que sería previsible sólo en virtud del espesor de la capa de absorción de luz.

En módulos de capa fina o en módulos fotovoltaicos basados en obleas con cristal trasero se utiliza para la elevación de la duración de vida un llamado encapsulado marginal, por ejemplo de caucho de butilo o de silicona con una anchura de aproximadamente 10 a 15 milímetros que se aplica en el borde del módulo entre los cristales. Puesto que normalmente las propiedades ópticas y térmicas del encapsulado marginal se diferencian de la superficie restante del módulo, puede ser deseable en determinadas circunstancias dividir la primera iluminación para la separación de los cristales en dos iluminaciones.

A tal fin se cubre parcialmente el módulo a través de una máscara de sombras, que hace sombra sobre el lado a iluminar sobre su borde y a continuación se realiza una primera iluminación con una alta intensidad. Antes de una segunda iluminación con una intensidad más reducida se retira ahora la máscara de sombra, de manera que se ilumina también la zona originalmente ensombrecida y se realiza una separación de los cristales. A continuación, se puede realizar con una tercera iluminación para el cristal respectivo otra descomposición con una intensidad de nuevo elevada. Si se omitiese la máscara de sombras, no sería posible otra descomposición a través de una tercera iluminación.

La máscara de sombras se puede fabricar, por ejemplo, a partir de una o varias placas metálicas para una capacidad térmica relativamente alta con un espesor de un milímetro, que está encolada sobre una placa de cristal como material de soporte de la máscara. En el caso de energías de iluminación reducidas, se pueden utilizar alternativamente también plantillas metálicas más finas. También son posibles otras realizaciones y materiales de las máscaras de sombras. En muchos casos puede ser más conveniente realizar una primera iluminación sin máscara de sombras con intensidad reducida y a continuación utilizar una máscara de sombras para una iluminación con una alta intensidad.

Los procedimientos descritos hasta ahora se pueden aplicar en virtud de la estructura en principio similar de una capa de material transparente para luz visible y una capa de material adyacente absorbente de luz de un componente compuesto también en pantallas. Esto se aplica igualmente para componentes en "Potencia Solar Concentrada", que se pueden componer esencialmente de un espejo sobre un soporte de cristal y de una capa absorbente de luz sobre un tubo de cristal. Condicionado por la curvatura del espejo, se concentra la luz solar sobre el tubo de cristal, que calienta por absorción un líquido bombeado a través del tubo. Aunque la capa fina del espejo refleja una porción considerable de la luz emitida por la lámpara de destellos, la luz absorbida o bien emitida en la zona-UV es suficiente para separar la capa fina del soporte de cristal. En cambio, en el tubo absorbente de luz, ya una intensidad relativamente reducida en la iluminación conduce a un desprendimiento de la capa absorbente de luz.

En la reticulación de un rayo láser puntual sobre la superficie de un componente compuesto según el estado de la técnica descrito al principio pueden aparecer burbujas de gas en la superficie límite de las capas de material a separar en el lugar del rayo láser. Puesto que para la iluminación de toda la superficie del módulo transcurren varios minutos. La presión del gas que aparece localmente a través del rayo sólo contribuye un poco a la separación de los cristales, especialmente cuando se puede escapar el gas que aparece durante el tiempo de iluminación. En oposición a ello, en la invención, la aparición repentina de un volumen de gas en toda la superficie límite de las capas de material a separar de un módulo en menos de un segundo puede contribuir a la separación de las capas, como sucede en el caso de un campo de lámparas de destellos. Idealmente en este caso se ilumina al mismo tiempo el 100% de la superficie límite de un módulo en menos de un segundo. Pero en muchos casos es suficiente ya una iluminación de aproximadamente 10% de la superficie límite para utilizar la presión del gas para la separación de las capas de material. En el último caso serían necesarias, en total, aproximadamente diez iluminaciones sucesivas con la misma intensidad y duración de la iluminación para procesar toda la superficie límite. Si se accionan lámparas de destellos con altas densidades de corriente, por ejemplo como lámparas de destellos con una densidad de corriente de más de 3000 amperios por centímetro cuadrado, entonces se emite una porción considerable de la luz generada en la zona-UV. La luz UV pueden romper enlaces en plásticos o calentar materiales, que absorben luz principalmente en la zona-UV, pero no en la zona visible de la luz como por ejemplo espejo de plata.

En cambio, en otros casos, incluso no es deseable una porción-UV reducida para el procedimiento. Cuando debe incidir, por ejemplo, luz visible a través de un plástico transparente en esta zona de longitudes de ondas y un material adyacente al mismo absorbe luz en la zona visible, se realiza la separación de las capas de material en la superficie límite a través de calentamiento. La luz-UV podría provocar un deterioro del plástico, de manera que no tiene lugar la separación de los materiales en la superficie límite, sino por ejemplo en el centro de la capa de plástico. Por ejemplo, el cuerpo de vidrio de una lámpara de destellos se puede dotar con cerio, para que no se emita ninguna luz-UV.

Un dispositivo para la realización de uno de los procedimientos anteriores comprende una cámara de separación o varias de ellas y una fuente de luz externa dispuesta en ella, en donde la fuente de luz es al menos una lámpara de destellos, que está configurada para la radiación de un componente compuesto con duraciones de radiación inferiores a un segundo según la descripción anterior. Como cámara de separación se designa una zona de trabajo, que está rodeada de tal manera que los componentes de la instalación que se encuentran fuera de la cámara de separación y las fuerzas de trabajo están protegidas contra repercusiones del procedimiento, por ejemplo contra luz intensiva, especialmente luz-UV, ruido, desarrollos de gases u otros.

Opcionalmente pueden estar dispuestas otras cámaras o en una cámara varias secciones con ûnidades de trabajo y/o de conexión respectivas, que sirven para etapas complementarias del procedimiento. Éstas pueden ser la manipulación, el transporte, etapas preparatorias como limpieza, la máscara y el alojamiento de componentes compuestos o sus elementos u otras unidades de trabajo. Los componentes del dispositivo, que sirven para la realización de las etapas del procedimiento, deben estar designadas en resumen como dispositivo de separación. El dispositivo de separación puede estar configurado como instalación de conjunto o como instalación en-línea.

Opcionalmente, el dispositivo puede comprender al menos un contenedor de carga normalizado según la descripción anterior, que es adecuado para la utilización y/o para el transporte del dispositivo de separación en al menos un contenedor de carga. Esto incluye que el dispositivo de separación está dispuesto en uno o varios de los contenedores y el procedimiento se puede realizar al menos en su mayor parte en el contenedor o que el dispositivo de separación, dado el caso desmontado, encuentra espacio en uno o varios de los contenedores, de tal manera que se puede transportar al lugar necesario. Esto último puede incluir que el dispositivo de separación está dispuesto en el empleo al menos parcialmente fuera del contenedor.

A continuación, se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización de manera ejemplar no limitativa. El técnico combinaría las características realizadas anteriormente y a continuación en las diferentes configuraciones de la invención en otras formas de realización que le parezcan convenientes y adecuadas. En los dibujos respectivos:

La figura 1 muestra un dispositivo portátil para realizar el procedimiento según la invención en vista en planta superior, y

La figura 2 muestra una representación esquemática de la realización del procedimiento según la invención en una cámara de electrodos.

La figura 1 muestra un ejemplo de un dispositivo portátil (100) en vista en planta superior, que encuentra espacio en un contenedor-ISO (110), con una longitud de 40 pies. El dispositivo está constituido por diferentes segmentos (121) a (126) con una superficie de ajuste de aproximadamente 2,0 m x 1,5 m, respectivamente, para al menos una etapa de proceso y esclusas entre los segmentos para impedir la salida de luz, ruido, gas o polvo fuera de un segmento durante un proceso de iluminación.

Si se disponen los segmentos, como se representa en esbozo, sobre el eje longitudinal central del contenedor, entonces cada segmento es bien accesible para trabajos de mantenimiento y reparación, también sin desmontar desde el contenedor. En la descripción de los procesos en los segmentos individuales se ha enfocado a continuación sobre la descomposición de módulos solares de capa fina-CIGS descritos anteriormente, en donde pueden resultar diferencias reducidas en muchos segmentos para otros tipos de construcción de componentes compuestos, designados como módulo en el ejemplo de realización.

En el primer segmento (121) se encuentra una caja 1 con módulos horizontales y, por lo tanto, apilados paralelos a la superficie de soporte, que se llena antes de la primera etapa del proceso por encima del contenedor, con el lado frontal del cristal del módulo sobre el lado superior con relación a la cubierta del contenedor. Desde esta caja 1 se transporta un módulo a través de un sistema de transporte, por ejemplo una cinta transportadora al segundo segmento (122), y antes de una primera iluminación se cierra, respectivamente, una esclusa entre el primero y el segundo segmentos así como entre el segundo y el tercer segmento (123) para impedir la salida de luz, ruido, gas o polvo desde el segmento (122).

A continuación, se baja una máscara de sombras sobre el módulo en el segmento (122) sobre el lado frontal de cristal desde por encima del módulo, que ensombrece todas las zonas del módulo durante la primera iluminación saldo el encapsulado marginal, y entonces ilumina el módulo a través de la máscara de sombras desde lámparas de destellos por encima de la cámara de sombras. Después de esta primera iluminación, se abre primero la esclusa entre segmentos (122) y (123), luego se transfiere el módulo al segmento (123) de la cámara de separación, que cierra de nuevo la esclusa entre los segmentos (122) y (123) y finalmente se ilumina el módulo una segunda vez, pero ahora toda la superficie del cristal lateral frontal.

Después de la segunda iluminación, ambos cristales del módulo de capa fina no están unidos ya entre sí. Con la ayuda de ventosas, por ejemplo, se retira ahora el cristal lateral frontal desde el cristal lateral trasero subyacente y a continuación se coloca en la cámara de absorción del segmento (124), de manera que sobre el cristal lateral frontal se encuentran todavía la lámina-EVA así como la capa generadora de corriente. El cristal lateral trasero, incluyendo la capa de molibdeno que permanece encima, es transportado, en cambio, a la cámara de inversión del segmento (124). La cámara de absorción y la cámara de inversión están dispuestas en este caso, por ejemplo, superpuestas, de manera que los cristales respectivos se pueden mecanizar en zonas separadas entre sí de las instalaciones. Antes de una tercera iluminación (iluminación 3a) del cristal lateral frontal en la cámara de absorción se cierra la esclusa entre la cámara de absorción del segmento (123) y del segmento (124). En la cámara de inversión, en cambio, se gira el cristal lateral trasero de manera que la capa de molibdeno apunta hacia abajo. En la iluminación 3a se desprende ahora la capa generadora de corriente. Después de la apertura de la esclusa entre el segmento (124) y el segmento (125) se transporta el cristal lateral frontal primero a la cámara de láminas, se cierran las esclusas en otra etapa y a continuación se separa por medio de una cuarta iluminación (iluminación 4a) la capa-EVA desde el cristal lateral frontal. En cambio, en la cámara de electrodos subyacente se retira ahora la capa de molibdeno desde el cristal lateral trasero por medio de una tercera iluminación (3b).

El cristal lateral frontal, así como el cristal lateral trasero se clasifican finalmente en diferentes cajas 2a y 2b en el segmento (126), puesto que estos cristales presentan típicamente diferentes espesores y composiciones del material. El cristal frontal es, en general, un cristal de seguridad y tiene una transparencia más elevada en virtud de la menor porción de hierro en oposición al cristal lateral trasero.

En la figura 2 se representa el proceso realizado en la cámara de electrodos (200) del segmento (125) con la ayuda de la iluminación 3a y componentes de la cámara de manera ejemplar. La dirección de transporte del sustrato o bien la dirección longitudinal del contenedor-ISO está perpendicular al plano de la hoja. El dibujo muestra en este caso una sección transversal simplificada del segmento de la instalación, estando dirigida la fuerza de gravitación en el plano de la hoja hacia abajo.

Un campo de lámparas de destellos cilíndricas (220) en la dirección de transporte genera luz (210) que incide a través del cristal lateral trasero (230) y es absorbida por la capa de molibdeno (240). Una corriente de aire 250a así como otra corriente de aire 250b sopla las partículas de molibdeno desprendidas (no representadas) a lo largo de un canal, que se forma a través de una distancia entre el cristal lateral trasero y el fragmento de la pared de la instalación (260). A continuación, las partículas caen a través de una abertura (260a) en un depósito colector (260b), en el que permanece una gran parte de las partículas. La parte restante de las partículas de molibdeno son recogidas por un filtro de polvo (260c), especialmente partículas con un peso muy pequeño, antes de que la corriente de aire sea conducida al exterior. Para la configuración del canal descrito anteriormente se utilizan espaciadores (270) que son permeables para la corriente de aire 250a o bien 250b y proporcionan una distribución uniforme de la corriente de aire sobre toda la superficie (240).

Lista de signos de referencia

100 Dispositivo portátil

110 Contorno del contenedor-ISO

121 Caja 1

122 Cámara de máscaras

Cámara de separación

Cámara de absorción y cámara de inversión

Cámara de láminas y cámara de electrodos

Cada 2a y caja 2b

Sección transversal de la cámara de electrodos en el segmento (125) Rayos de luz de lámparas de destellos

Lámparas de destellos en forma de cilindro de campo

Cristal lateral trasero

Cara de molibdeno sobre el cristal lateral trasero (230)

a Corriente de aire

b Corriente de aire

Fragmento de la pared de la instalación

a Abertura en la pared de la instalación

b Depósito colector

c Filtro de polvo

Espaciador

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la separación de capas de material de diferentes tipos de un componente compuesto, que comprende al menos una capa de material transparente para luz visible, con una transparencia superior al 40%, y al menos otra capa de material, en donde la luz de una fuente externa incide s través de la al menos una capa de material transparente en la al menos otra capa de material y es absorbida allí al menos parcialmente, de manera que como consecuencia del calentamiento de la otra capa de material absorbente de luz se separan al menos dos capas de material del componente compuesto una de la otra, caracterizado por que la luz de la fuente externa es acondicionada con la ayuda de al menos una lámpara de destellos y de esta manera la otra capa de material absorbente de luz es irradiada en un campo de iluminación, que comprende al menos una porción de la superficie del componente compuesto, en menos de un segundo y se caliente y por que la radiación en el campo de iluminación presenta en un instante de la duración de la iluminación una intensidad constante.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que se realiza una separación de dos o más capas de material del componente compuesto entre sí por medio de separación de capas en diferentes superficies límite del componente compuesto.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una lámpara de destellos está diseñada y accionada de tal manera que la luz-UV emitida desde la lámpara incide a través de la capa de material transparente y conduce en al menos una posición de la otra capa absorbente de la luz a la destrucción de enlaces y, por lo tanto, a la separación de capas de material adyacentes entre sí del sistema compuesto.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una lámpara de destellos está diseñada y accionada de tal manera que la luz visible emitida por la lámpara incide a través de la capa de material transparente y conduce al calentamiento de la otra capa de material absorbente y, por lo tanto, a la separación de capas de material adyacentes entre sí del sistema compuesto.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se calienta otra capa de material que está directamente a la capa de material transparente o bajo la intercalación de otra capa de material.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material absorbente de luz está constituido de silicio.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la porción de la superficie irradiada del componente compuesto es al menos 5 %, con preferencia al menos 10 %, de la superficie.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde para componentes compuestos de más de dos capas de material a través de una primera duración de la iluminación con una primera intensidad se separan dos capas de material del componente compuesto una de la otra, de manera que el componente compuesto se destruye a través de la separación en dos componentes, y se realiza otra destrucción de al menos un elemento del componente compuesto a través de al menos otra duración de la iluminación y al menos otra intensidad en otros componentes.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en donde durante otra descomposición del componente compuesto, al menos uno de los parámetros de duración de la iluminación e intensidad es mayor en comparación con las descomposiciones anteriores.

10. Procedimiento según la reivindicación 8, en donde durante una primera iluminación al menos una parte del componente compuesto está cubierta por una cáscara de sombras y durante otra iluminación sin máscara de sombra, al menos uno de los parámetros de duración de la iluminación e intensidad es diferente en comparación con la primera iluminación con máscara de sombras.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, en donde una primera iluminación se realiza sin máscara de sombras y otra iluminación se realiza con una máscara de sombras.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente compuesto es un módulo fotovoltaico, una pantalla, un componente en la zona de la “Potencia Solar Concentrada”.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, en donde en la primera iluminación se ilumina un encapsulado marginal de un módulo fotovoltaico o de una pantalla.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que con la ayuda de al menos una lámpara de destellos de un dispositivo portátil se realiza la separación de al menos una capa de material, con preferencia una capa de cristal, de un componente compuesto de las otras capas de material del componente compuesto en el lugar necesario de los componentes compuestos, en donde el dispositivo para la separación de las capas de material, designado también como dispositivo de separación está dispuesto al menos parcialmente en al menos un contenedor de carga normalizado.