KR102140522B1 - 폐태양전지 스크랩 선별 장치 및 선별 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 빠르고 간단하게 폐태양전지 스크랩을 선별하는 장치에 관한 것으로, 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 장치로서, 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 리본 정렬기; 상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본의 정렬 상태를 유지한 상태로 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 파쇄기; 및 상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 태양전지 셀만을 파쇄하고 인터커넥터 리본을 일방향으로 정렬함으로써, 취성과 연성의 특성을 각각 갖는 이종성질의 혼합물인 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀 스크랩과 리본을 쉽게 분리하여 회수할 수 있는 효과가 있다.
결국, 진동과 파쇄와 같은 기계적인 공정만으로 태양전지 셀과 리본을 분리 회수할 수 있기 때문에, 공정 비용은 낮아지고 효율은 높아지는 효과가 있다.
본 발명은, 태양전지 셀만을 파쇄하고 인터커넥터 리본을 일방향으로 정렬함으로써, 취성과 연성의 특성을 각각 갖는 이종성질의 혼합물인 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀 스크랩과 리본을 쉽게 분리하여 회수할 수 있는 효과가 있다.
결국, 진동과 파쇄와 같은 기계적인 공정만으로 태양전지 셀과 리본을 분리 회수할 수 있기 때문에, 공정 비용은 낮아지고 효율은 높아지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 폐태양전지 스크랩을 선별하는 장치와 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 태양전지 모듈을 분해하여 얻어진 폐태양전지 스크랩에서 리본과 셀부재를 분리 선별하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전설비의 핵심을 이루는 태양광 모듈의 수명은 약 20년 내지 30년이며, 전세계적으로 사용 중인 태양광 모듈의 수명이 끝나가면서 폐기되는 태양광 모듈의 처리가 중요한 이슈로 부각되고 있다.
태양전지 모듈을 구성하고 있는 유리, EVA, 태양전지 셀 및 백시트 등과 같은 물질들은 가격이 비교적 고가이며, 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이기 때문에 태양전지 셀과 유리를 회수하여 재활용하기 위한 방법이 시도되고 있다.
태양전지 모듈에서 유리와 EVA 등을 분리하는 기술은 상대적으로 용이하여 다양한 기술(대한민국 공개특허 10-2011-0031688)이 개발되고 있으나, 태양전지 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 리본과 태양전지 셀을 분리하는 것은 쉽지 않다.
리본과 태양전지 셀을 분리하기 위하여, 화학반응을 통해 각각의 소재를 분리하는 기술(대한민국 등록특허 10-1747912)과 용융 온도 차이에 의해서 물질들을 종류별로 회수하는 기술(대한민국 공개특허 10-2013-0060708) 등이 개발되었으나, 선별에 소요되는 시간과 비용이 과도한 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 취성과 연성의 특성을 각각 갖는 이종성질의 혼합물인 폐태양전지 스크랩을 빠르고 간단하게 선별할 수 있는 장치와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 폐태양전지 스크랩 선별 장치는, 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 장치로서, 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 리본 정렬기; 상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본의 정렬 상태를 유지한 상태로 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 파쇄기; 및 상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 폐태양전지 모듈을 분해하는 과정에서 수득된 태양전지 셀과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 스크랩은 '폐태양전지 스크랩'으로 표현하고, 이에 포함된 태양전지 셀만을 지칭할 때에는 '태양전지 셀 스크랩'으로 표현한다. 또한, 버스 바 리본과 인터커넥터 리본을 특별히 구분할 필요가 없는 경우에는 '리본'으로 표현하였다.
본 발명의 다른 형태에 의한 폐태양전지 스크랩 선별 장치는, 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 장치로서, 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 파쇄기; 상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 리본 정렬기; 및 상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
리본 정렬기는 폐태양전지 스크랩이 이송되는 방향과 나란하게 위치하는 복수의 요홈을 포함하며, 진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 요홈을 따라서 정렬되는 것이 바람직하다. 또한 리본 정렬기는 폐태양전지 스크랩이 로딩되는 로딩부를 포함할 수 있고, 별도의 이송수단을 사용하지 않고 진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩이 이송되도록 구성할 수 있다.
리본 정렬기는 상대적으로 폭과 깊이가 넓은 요홈의 표면에 상대적으로 폭과 깊이가 좁은 요홈이 형성된 구조를 적용하여, 분리 효율을 높일 수 있다.
셀 파쇄기는, 폐태양전지 스크랩을 이송하는 컨베이어 벨트와 컨베이어 벨트의 위쪽에 위치되는 파쇄수단을 포함하여, 폐태양전지 스크랩이 컨베이어 벨트와 파쇄수단의 사이를 통과하면서 취성이 높은 태양전지 셀만 파쇄되고 인터커넥터 리본의 정렬 상태를 유지하도록 구성할 수 있다. 이때, 태양전지 셀의 파쇄 효과를 높이기 위하여 파쇄수단으로 표면에 복수의 돌기가 형성된 파쇄롤을 사용할 수 있다.
선별기는, 복수의 회수공이 형성된 진동판과 진동판을 진동시키기 위한 진동부를 포함하고, 진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩이 진동판 위에서 이송되며, 이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 회수공으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수되는 구성일 수 있다.
선별기의 다른 형태는, 진행방향에 수직한 회수틈이 형성된 진동판과 진동판을 진동시키기 위한 진동부를 포함하고, 진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩이 진동판 위에서 이송되며, 이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 회수틈으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수되는 구성일 수 있다.
리본 정렬기와 셀 파쇄기 및 선별기 중에서 연속하여 배치된 2개의 사이에 소정 간격의 틈이 형성되고, 폐태양전지 스크랩이 옮겨지는 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩 중에 일부가 상기 틈으로 낙하하여 회수되도록 구성할 수 있다.
리본 정렬기 또는 셀 파쇄기에 로딩되는 폐태양전지 스크랩의 양을 조절하기 위하여, 높이를 제한하는 제어 게이트가 설치될 수 있다.
선별기를 지나는 물체의 높이를 제한하는 커버를 더 포함하는 경우, 리본이 세워진 상태로 이동하다가 회수공이나 회수틈으로 낙하하는 문제를 방지할 수 있다.
선별기에서 폐태양전지 스크랩의 진행방향에 나란한 1개 이상의 격벽이 폐태양전지 스크랩이 지나는 경로에 설치되면, 리본이 뭉쳐서 지나가는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한, 폐태양전지 모듈 재활용 시스템은, 폐태양전지 모듈을 수거하여 재활용하기 위한 시스템으로서, 상기 폐태양전지 모듈에서 회수된 태양전지 셀과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 장치를 포함하며, 상기 선별 장치가, 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 파쇄기; 상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 리본 정렬기; 및 상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의한, 폐태양전지 스크랩 선별 방법은, 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 방법으로서, 상기 폐태양전지 스크랩을 공급하는 스크랩 공급 단계; 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 인터커넥터 리본 정렬 단계; 상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본의 정렬 상태를 유지한 상태로 태양전지 셀 스크랩을 파쇄하는 셀 스크랩 파쇄 단계; 및 상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 셀 및 리본 선별 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태에 의한, 폐태양전지 스크랩 선별 방법은, 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 방법으로서, 상기 폐태양전지 스크랩을 공급하는 스크랩 공급 단계; 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 스크랩 파쇄 단계; 태양전지 셀 스크랩만 파쇄된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 인터커넥터 리본 정렬 단계; 및 인터커넥터 리본이 정렬되고 태양전지 셀 스크랩만 파쇄된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 셀 및 리본 선별 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
인터커넥터 리본 정렬 단계에서, 폐태양전지 스크랩이 이송되는 방향과 나란하게 위치하는 복수의 요홈이 형성된 판을 진동시켜서, 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 상기 요홈을 따라서 정렬되도록 하는 것이 바람직하다.
셀 스크랩 파쇄 단계에서, 컨베이어 벨트에 의해서 폐태양전지 스크랩이 이송되고, 컨베이어 벨트의 위쪽에 위치되는 파쇄수단을 지나면서 태양전지 셀 스크랩이 파쇄되는 것이 바람직하다.
셀 및 리본 선별 단계에서, 복수의 회수공이 형성된 진동판을 진동시켜서 폐태양전지 스크랩을 진동판 위로 이송하며, 이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 회수공으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수될 수 있다.
셀 및 리본 선별 단계에서, 진행방향에 수직한 회수틈이 형성된 진동판을 진동판을 진동시켜서 폐태양전지 스크랩을 진동판 위로 이송하며, 이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 회수틈으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수될 수 있다.
폐태양전지 스크랩이 인터커넥터 리본 정렬 단계에서 셀 스크랩 파쇄 단계로 옮겨지는 과정 또는 셀 스크랩 파쇄 단계에서 인터커넥터 리본 정렬 단계로 옮겨지는 과정에서, 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩 중에 일부가 회수되도록 구성할 수 있다.
폐태양전지 스크랩이 셀 스크랩 파쇄 단계 또는 인터커넥터 리본 정렬 단계에서 셀 및 리본 선별 단계로 옮겨지는 과정에서, 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩 중에 일부가 회수되도록 구성할 수도 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한, 폐태양전지 모듈의 재활용 방법은, 폐태양전지 모듈을 수거하여 재활용하기 위한 방법으로서, 상기 폐태양전지 모듈에서 회수된 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 공정을 포함하며, 상기 선별 공정이, 상기 폐태양전지 스크랩을 공급하는 스크랩 공급 단계; 상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 인터커넥터 리본 정렬 단계; 인터커넥터 리본이 정렬된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 스크랩 파쇄 단계; 및 태양전지 셀 스크랩만 파쇄되고 인터커넥터 리본이 정렬된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 셀 및 리본 선별 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 태양전지 셀만을 파쇄하고 인터커넥터 리본을 일방향으로 정렬함으로써, 취성과 연성의 특성을 각각 갖는 이종성질의 혼합물인 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀 스크랩과 리본을 쉽게 분리하여 회수할 수 있는 효과가 있다.
결국, 진동과 파쇄와 같은 기계적인 공정만으로 태양전지 셀과 리본을 분리 회수할 수 있기 때문에, 공정 비용은 낮아지고 효율은 높아지는 효과가 있다.
도 1은 폐태양전지 셀을 파쇄한 폐태양전지 스크랩을 도시한 도면이다.
도 2는 폐태양전지 스크랩에 포함된 폐기물의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐태양전지 스크랩 선별 장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 4는 폐태양전지 스크랩 선별 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 폐태양전지 스크랩 선별 장치를 이용한 폐태양전지 스크랩 선별 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 정렬부의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 파쇄롤의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 진동판의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 폐태양전지 스크랩에 포함된 폐기물의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐태양전지 스크랩 선별 장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 4는 폐태양전지 스크랩 선별 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 폐태양전지 스크랩 선별 장치를 이용한 폐태양전지 스크랩 선별 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 정렬부의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 파쇄롤의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 진동판의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.
또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 폐태양전지 셀을 파쇄한 폐태양전지 스크랩을 도시한 도면이고, 도 2는 폐태양전지 스크랩에 포함된 폐기물의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
수거된 태양전지 모듈을 분해하여 얻어지는 폐태양전지 스크랩은 다양한 구성이 혼재되어 있으며, 도 2(a)의 버스바 리본과 도 2(b)의 인터커넥터 리본 및 도 2(c)의 태양전지 셀 스크랩이 혼재되어 있다. 버스바 리본과 인터커넥터 리본은 전기를 전달하기 위한 금속 재질이고, 태양전지 셀 스크랩은 태양전지의 종류에 따라서 실리콘이나 화합물 반도체 재질이기 때문에 이들을 분리 선별하여야 충분한 재활용이 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐태양전지 스크랩 선별 장치의 구성을 도시한 모식도이고, 도 4는 폐태양전지 스크랩 선별 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치는 리본 정렬기(100)와 셀 파쇄기(200) 및 선별기(300)를 포함하여 구성되며, 이를 이용한 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 방법에 대한 순서도를 도 5에 도시하였다.
리본 정렬기(100)는 선별 용이성을 위하여 인터커넥터 리본을 길이 방향으로 정렬하기 위한 부분이며, 스크랩 공급 단계(S100)와 인터커넥터 리본 정렬 단계(S200)가 수행된다. 도 2에 도시된 것과 같이, 버스 바 리본은 상대적으로 굵은 버스 바와 버스 바에서 연장된 핑거 바로 구성되어 전체적인 크기가 크고 차지하는 면적도 넓기 때문에 태양전지 셀 스크랩과의 기계적 선별이 용이하다. 하지만 태양전지 셀과 태양전지 셀을 연결하기 위한 인터커넥터 리본은, 도 2(b)에 도시된 것과 같이, 단순히 긴 띠 형태이기 때문에 태양전지 셀 스크랩과 기계적 선별이 어렵다.
리본 정렬기(100)는 긴 띠 형태의 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 배열시킴으로써, 추후에 진행될 태양전지 셀 스크랩과의 기계적 선별이 용이하도록 정렬하는 부분이다.
구체적으로 본 실시예의 리본 정렬기(100)는 로딩부(110)와 정렬부(120) 및 진동부(130)를 포함한다.
로딩부(110)는 도 2의 폐태양전지 스크랩이 올려지는 부분으로서 스크랩 공급 단계(S100)가 수행되며, 태양전지 셀 스크랩과 각종 리본이 혼재된 폐태양전지 스크랩은 진동부(130)의 진동에 의해서 골고루 퍼지면서 점차 화살표 방향으로 이동하게 된다.
정렬부(120)는 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 진행방향에 나란하게 배열되도록 정렬하는 부분으로서, 인터커넥터 리본 정렬 단계(S200)가 수행된다. 본 실시예에서는 정렬부(120)를 진행방향으로 나란게 배열된 복수의 요홈을 구비하도록 구성하였으며, 진동부(130)의 진동에 의해 폐태양전지 스크랩이 화살표 방향으로 이동하는 과정에서, 도 4에 도시된 것과같이 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 요홈을 따라서 길이 방향으로 배열된다.
도 6은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 정렬부의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
정렬부(120)는, 진행방향에 수직한 단면이 오목한 요입부와 볼록한 돌출부가 반복되는 형상이며, 요입부를 구성하는 요홈은 길이 방향에 나란하게 연장되어 있다. 진동부(130)에 의해서 정렬부(120)에 진동이 가해지면, 긴 띠 형상인 인터커넥터 리본이 요홈에 의해서 진행방향에 나란하게 배열된다. 요입부와 돌출부의 높이 차이와 간격은 폐태양전지 스크랩의 크기에 따라서 적절한 크기로 구성하며, 인터커넥터 리본을 정렬하기 위하여 적어도 인터커넥터 리본의 두께보다는 두꺼워야 한다. 일반적으로 두께가 0.2mm 수준인 인터커넥터 리본의 두께보다 요홈이 깊고 넓어야 하며, 정렬되어야 하는 리본의 두께가 더 두꺼운 경우에는 요홈의 깊이가 더 깊고 폭도 더 넓게 구성한다.
그리고 정렬의 효율을 더 높이기 위하여, 폭과 깊이가 다른 2종류 이상의 요홈을 형성할 수 있으며, 상대적으로 폭과 깊이가 넓은 요홈의 표면에 상대적으로 폭과 깊이가 좁은 요홈을 추가로 형성할 수 있다.
이때, 버스 바와 핑거 바를 포함하는 버스 바 리본은 정렬부(120)에 의해서 완전한 정렬이 진행되지 않지만, 그 자체의 모양이 복잡하기 때문에 이후 단계에서 선별에 어려움이 없다.
진동부(130)는 로딩부(110)와 정렬부(120)에 진동을 가하기 위한 장치이며, 본 실시예에서는 폐태양전지 스크랩을 이동시키기 위한 별도의 구성을 적용하지 않고 진동부(130)의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩이 우측으로 진행하도록 구성하였다.
한편, 정렬부(120)에 과도한 양의 폐태양전지 스크랩이 올려지는 경우에 진동부(130)의 진동에 의한 정렬과 이동이 어려워지는 문제가 발생한다. 도시되지는 않았지만, 로딩부(110)에서 정렬부(120)로 이송되는 부분에, 지나가는 폐태양전지 스크랩의 높이를 제한하는 제어 게이트를 설치하여 정렬부(120)에 소정량 이하의 폐태양전지 스크랩만이 로딩되도록 구성할 수 있다.
셀 파쇄기(200)는, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 진행방향으로 정렬된 인터커넥터 리본을 전달 받아서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄함으로써 태양전지 셀을 분리 선별할 수 있도록 하는 부분이며, 셀 스크랩 파쇄 단계(S300)가 수행된다.
본 실시예의 셀 파쇄기(200)는 컨베이어 벨트(210)와 파쇄수단(220)을 포함한다.
컨베이어 벨트(210)는 리본 정렬기(100)에서 이송되어온 폐태양전지 스크랩을 이송하는 한편, 파쇄수단(220)에 의한 파쇄 공정이 수행되는 공간이다.
파쇄수단(220)은 컨베이어 벨트(210)의 상부에서 폐태양전지 스크랩을 파쇄하는 구성이며, 도시된 구성은 컨베이어 벨트(210)의 상부에서 회전하면서, 이송되는 폐태양전지 스크랩을 압착하여 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 파쇄롤이다. 파쇄수단(220)은 파쇄롤만 적용할 수 있는 것은 아니고, 상하운동을 하면서 폐태양전지 스크랩을 타격하는 펀치 등을 적용할 수도 있다. 태양전지를 리본과 구분하여 회수하기 위해서는 태양전지 셀을 파쇄하여 작은 크기로 만들어야 한다. 이때, 태양전지 셀 스크랩이 파쇄되는 크기는 리본의 길이와 관련되며, 리본과의 분리 선별을 위해서 선별 대상이되는 리본 중에 제일 짧은 길이에 비하여 50%미만의 크기가 되는 것이 바람직하다. 예를 들면 6인치의 태양전지 셀 스크랩을 선별할 때에는, 6인치 셀에 사용된 리본의 길이 중에서 짧은 것이 약 160mm 이므로, 태양전지 셀 스크랩은 80mm 미만의 크기가 되도록 파쇄한다.
도 7은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 파쇄롤의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
파쇄수단(220)은 롤러본체와 그 표면에 형성된 복수의 돌기(221)로 구성된다. 파쇄수단(220)의 롤러본체가 컨베이어 벨트(210)의 상부에서 회전하면, 폐태양전지 스크랩이 파쇄수단(220)과 컨베이어 벨트(210)의 사이로 지나가면서 압력을 받는다. 이때, 돌기(221)에 의해서 폐태양전지 스크랩에 부분적으로 더욱 강한 압력이 가해지고, 취성이 강한 태양전지 셀들이 추가로 파쇄된다. 버스 바 리본과 인터커넥트 리본은 연성이 강하기 때문에 파쇄되지 않으며, 나아가 진행방향으로 정렬된 인커넥트 리본의 배열에도 영향을 미치지 않는다.
도면에서는 1개의 파쇄수단(220)을 적용한 경우만을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 원하는 크기로 태양전지 셀을 파쇄하기 위하여, 2개 이상의 파쇄롤을 적용할 수 있고, 각 파쇄롤의 형태와 크기가 다를 수도 있다. 예를 들면, 돌기의 크기와 간격을 다르게 하여 태양전지 셀 스크랩이 파쇄되는 크기를 조절할 수 있으며, 돌기의 크기와 간격이 다른 복수의 파쇄롤을 적용하거나 다른 종류의 파쇄수단을 함께 사용하여 순차적으로 파쇄할 수 있다.
앞서 정렬부(120)에서 설명한 것과 같이, 파쇄기(200)에 과도한 양의 폐태양전지 스크랩이 올려지는 경우에도 파쇄가 어려워지는 문제가 발생한다. 도시되지는 않았지만, 지나가는 폐태양전지 스크랩의 높이를 제한하는 제어 게이트를 설치하여 컨베이어 벨트(210)에 소정량 이하의 폐태양전지 스크랩만이 로딩되도록 구성할 수 있다.
선별기(300)는 파쇄된 태양전지 셀을 회수함으로써, 태양전지 셀과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본을 분리 선별하는 부분이며, 셀 및 리본 선별 단계(S400)가 수행된다.
본 실시예의 선별기(300)는 회수공(320)이 형성된 진동판(310)과 진동부(330)를 포함한다.
진동판(310)은 진동부(330)의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩을 이동시키면서, 그에 형성된 회수공(320)을 통해서 파쇄된 태양전지 셀 스크랩만을 회수한다. 회수공(320)은 셀 파쇄기(200)에서 추가로 파쇄된 태양전지 셀의 크기에 맞추어 그 크기를 형성할 수 있으며, 작은 크기로 분쇄된 태양전지 셀만 통과하여 아래로 분리되고 크기가 큰 리본들은 통과하지 못하고 진동판(310)의 끝까지 이동한다.
도 8은 본 실시예의 폐태양전지 스크랩 선별 장치에 적용된 진동판의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀은 셀 파쇄기(200)에서 추가로 파쇄되어 그 크기가 매우 작기 때문에, 도 8(a)에 도시된 것과 같이 관통공 형태의 회수공(320)을 적용하여 회수하는 것이 가능하다.
또한, 도 8(b)에 도시된 것과 같이 진행방향에 수직하게 가로지르는 틈형태로 갈라진 회수틈(322)을 형성하여 태양전지 셀 스크랩을 회수할 수도 있다. 이러한 회수틈(322)은, 도 4에 도시된 것과 같이, 진동판(310)을 여러 개로 분리하여 구성하면서 그 사이에 간격을 띄우는 방법으로 적용될 수 있다. 본 발명에서는 인터커넥터 리본이 진행방향에 나란하게 정렬된 상대로 이동하기 때문에, 진행방향에 수직하게 틈형태로 갈라진 회수틈(322)으로 빠지지 않고 진동판(310)의 끝까지 이동할 수 있다. 형태가 복잡한 버스 바 리본의 경우는 당연하게 회수틈(322)으로 빠지지 않고 진동판(310)의 끝까지 이동한다.
회수공(320)을 통해서 태양전지 셀을 회수하는 경우에는, 리본 들이 아래쪽으로 빠져서 함께 회수될 염려가 거의 없는 장점이 있다. 회수틈(322)을 통해서 태양전지 셀을 회수하는 경우에는 태양전지 셀이 회수되지 못하고 진동판(310)의 끝까지 이동하여 리본들과 함께 회수될 염려가 없는 장점이 있다.
회수공(320)을 통해서 진동판(310)의 아래쪽으로 빠진 태양전지 셀 스크랩은 셀 회수통(430)으로 수거하고, 진동판(310)의 끝까지 이동한 버스 바 리본과 인터커넥터 리본은 리본 회수통(440)으로 수거함으로써, 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수가 가능하다.
선별기(300)는 파쇄된 태양전지 셀 스크랩과 리본의 크기 차이에 의해서 분리를 수행하고, 본 발명은 이를 위하여 인터커넥터 리본을 진행방향으로 정렬하여 선별기로 보내고 있지만, 리본이 세워져서 이동하는 경우에는 회수공(320)이나 회수틈(322)에 빠질 수도 있다. 도시되지 않았지만, 지나가는 물체의 높이를 제한하는 커버를 선별기(300)의 위쪽에 설치하면, 세워진 리본이 커버에 걸려서 넘어짐으로써 회수공(320)이나 회수틈(322)에 빠지지 않도록 할 수 있다.
나아가 진동판(310)의 표면에는 폐태양전지 스크랩이 이동하는 방향과 나란하게 복수의 격벽을 설치할 수 있다. 폐태양전지 스크랩이 진행하는 경로 상에 복수의 격벽을 설치함으로써, 많은 수의 리본이 뭉쳐서 이동하는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 리본 정렬기(100)와 셀 파쇄기(200)의 사이 및 셀 파쇄기(200)와 선별기(300)의 사이에 중간 회수통(410, 420)을 설치하여 태양전지 셀 스크랩을 수거할 수 있다.
리본 정렬기(100)와 셀 파쇄기(200)의 사이에 소정간격의 제1 틈(G1)을 형성하면, 리본 정렬기(100)를 지난 폐태양전지 스크랩이 셀 파쇄기(200)로 이동하는 과정에서 소정 크기 이하인 태양전지 셀 스크랩이 제1 틈(G1)으로 낙하한다. 제1 틈(G1)의 아래에 제1 중간 회수통(410)을 설치하여 태양전시 셀 스크랩만을 분리하여 수거할 수 있다.
동일하게, 셀 파쇄기(200)와 선별기(300)의 사이에 소정간격의 제2 틈(G2)을 형성하면, 셀 파쇄기(200)를 지난 폐태양전지 스크랩이 선별기(300)로 이동하는 과정에서 소정 크기 이하인 태양전지 셀 스크랩이 제2 틈(G2)으로 낙하한다. 제2 틈(G1)의 아래에 제2 중간 회수통(420)을 설치하여 태양전지 셀 스크랩만을 분리하여 수거할 수 있다.
한편, 지금까지 설명한 실시예와는 달리, 셀 파쇄기(200)와 리본 정렬기(100)의 배치 순서를 바꾸는 것도 가능하다. 이 경우에는 셀 파쇄기(200)에서 셀 스크랩 파쇄 단계가 먼저 수행되고 태양전지 셀 스크랩이 파쇄된 폐태양전지 스크랩이 리본 정렬기(100)로 이송되며, 리본 정렬기(100)에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 진행방향에 나란하게 정렬되는 인터커넥터 리본 정렬 단계가 수행된다. 태양전지 셀 스크랩이 파쇄되고 인터커넥터 리본이 정렬된 폐태양전지 스크랩이 선별기(300)에 투입되어 태양전지 셀 스크랩과 리본이 분리하여 회수되는 셀 및 리본 선별 단계가 수행된다.
각각의 구성과 단계는 앞서 설명한 실시예와 큰 차이가 없으며, 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 그대로 적용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 셀 파쇄기(200)와 리본 정렬기(100)를 각각 하나씩만 구비하여, 인터커넥터 리본 정렬 단계와 셀 스크랩 파쇄 단계을 1회씩 수행하는 것에 한정되는 것은 아니다. 셀 파쇄기(200)의 전후에 리본 정렬기(100)를 각각 설치하거나, 리본 정렬기(100)의 전후에 셀 파쇄기(200)를 각각 설치하는 것도 가능하다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 리본 정렬기 110: 로딩부
120: 정렬부 130: 진동부
200: 셀 파쇄기 210: 컨베이어 벨트
220: 파쇄롤 221: 돌기
300: 선별기 310: 진동판
320: 회수공 322: 회수틈
330: 진동부 410, 420: 중간 회수통
430: 셀 회수통 440: 리본 회수통
120: 정렬부 130: 진동부
200: 셀 파쇄기 210: 컨베이어 벨트
220: 파쇄롤 221: 돌기
300: 선별기 310: 진동판
320: 회수공 322: 회수틈
330: 진동부 410, 420: 중간 회수통
430: 셀 회수통 440: 리본 회수통
Claims (17)
- 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 장치로서,
상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 리본 정렬기;
상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본의 정렬 상태를 유지한 상태로 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 파쇄기; 및
상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 장치로서,
상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 파쇄기;
상기 셀 파쇄기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 리본 정렬기; 및
상기 리본 정렬기에서 폐태양전지 스크랩을 이송받아서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 리본 정렬기는 폐태양전지 스크랩이 이송되는 방향과 나란하게 위치하는 복수의 요홈을 포함하며,
진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 상기 요홈을 따라서 정렬되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 리본 정렬기는 상대적으로 폭과 깊이가 넓은 요홈의 표면에 상대적으로 폭과 깊이가 좁은 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 셀 파쇄기는, 폐태양전지 스크랩을 이송하는 컨베이어 벨트와 상기 컨베이어 벨트의 위쪽에 위치되는 파쇄수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 선별기는, 복수의 회수공이 형성된 진동판과 상기 진동판을 진동시키기 위한 진동부를 포함하고,
진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩이 진동판 위에서 이송되며,
이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 상기 회수공으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 선별기는, 진행방향에 수직한 회수틈이 형성된 진동판과 상기 진동판을 진동시키기 위한 진동부를 포함하고,
진동부의 진동에 의해서 폐태양전지 스크랩이 진동판 위에서 이송되며,
이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 상기 회수틈으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 리본 정렬기와 상기 셀 파쇄기 및 상기 선별기 중에서 연속하여 배치된 2개의 사이에 소정 간격의 틈이 형성되고,
폐태양전지 스크랩이 옮겨지는 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩 중에 일부가 상기 틈으로 낙하하여 회수되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 리본 정렬기 또는 상기 셀 파쇄기에 로딩되는 폐태양전지 스크랩의 양을 조절하기 위하여, 높이를 제한하는 제어 게이트가 설치된 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 선별기를 지나는 물체의 높이를 제한하는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 선별기에 진행방향에 나란한 1개 이상의 격벽이 설치된 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 장치.
- 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 방법으로서,
상기 폐태양전지 스크랩을 공급하는 스크랩 공급 단계;
상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 인터커넥터 리본 정렬 단계;
인터커넥터 리본이 정렬된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 스크랩 파쇄 단계; 및
태양전지 셀 스크랩만 파쇄되고 인터커넥터 리본이 정렬된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 셀 및 리본 선별 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 방법.
- 폐태양전지 모듈을 재활용하기 위하여, 태양전지 셀 스크랩과 버스 바 리본 및 인터커넥터 리본이 혼합된 폐태양전지 스크랩에서 태양전지 셀과 리본을 분리 회수하기 위한 선별 방법으로서,
상기 폐태양전지 스크랩을 공급하는 스크랩 공급 단계;
상기 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩만을 파쇄하는 셀 스크랩 파쇄 단계;
태양전지 셀 스크랩만 파쇄된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 인터커넥터 리본을 진행방향에 나란하게 정렬하는 인터커넥터 리본 정렬 단계; 및
인터커넥터 리본이 정렬되고 태양전지 셀 스크랩만 파쇄된 폐태양전지 스크랩을 일방향으로 이송하면서, 태양전지 셀 스크랩과 리본을 분리하여 회수하는 셀 및 리본 선별 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 방법.
- 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 인터커넥터 리본 정렬 단계에서,
폐태양전지 스크랩이 이송되는 방향과 나란하게 위치하는 복수의 요홈이 형성된 판을 진동시켜서, 폐태양전지 스크랩에 포함된 인터커넥터 리본이 상기 요홈을 따라서 정렬되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 방법.
- 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 셀 스크랩 파쇄 단계에서,
컨베이어 벨트에 의해서 폐태양전지 스크랩이 이송되고, 상기 컨베이어 벨트의 위쪽에 위치되는 파쇄수단을 지나면서 태양전지 셀 스크랩만 파쇄되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 방법.
- 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 셀 및 리본 선별 단계에서,
복수의 회수공이 형성된 진동판을 진동시켜서, 폐태양전지 스크랩을 상기 진동판 위로 이송하며,
이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 상기 회수공으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 방법.
- 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
상기 셀 및 리본 선별 단계에서,
진행방향에 수직한 회수틈이 형성된 진동판을 진동판을 진동시켜서, 폐태양전지 스크랩을 상기 진동판 위로 이송하며,
이송 과정에서 폐태양전지 스크랩에 포함된 태양전지 셀 스크랩만이 상기 회수틈으로 낙하하여 회수되고, 리본은 진동판의 끝까지 이송되어 회수되는 것을 특징으로 하는 폐태양전지 스크랩 선별 방법.
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