KR102589354B1

KR102589354B1 - 태양광 패널 분해 장치

Info

Publication number: KR102589354B1
Application number: KR1020230004002A
Authority: KR
Inventors: 이상헌; 김준기; 노청민; 오세중; 이도윤; 조승섭
Original assignee: 주식회사 원광에스앤티
Priority date: 2023-01-11
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2023-10-16

Abstract

본 발명은, 유리판, 봉지재 및 태양전지가 차례로 적층된 형태로 구성되는 태양광 패널을 분해하기 위한 태양광 패널 분해 장치에 있어서, 상기 유리판이 아래를 향하도록 배치되는 상기 태양광 패널을 지지하도록 형성되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 태양광 패널의 전단부에서 후단부를 향하여 이동하면서 상기 태양광 패널에서 상기 태양전지를 스크레이핑 하도록 형성되는 제1 스크레이퍼; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되며, 상기 제1 스크레이퍼를 뒤따라 이동하면서 상기 유리판 상의 봉지재 잔여물을 가열하여 용융시키기 위한 레이저 빔을 조사하도록 형성되는 레이저 조사유닛; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 레이저 조사유닛을 뒤따라 이동하면서 상기 레이저 빔에 의해 용융된 상기 봉지재 잔여물을 스크레이핑 하여 제거하도록 형성되는 제2 스크레이퍼를 포함하고, 상기 레이저 조사유닛은 상기 제1 스크레이퍼와 상기 제2 스크레이퍼 사이에 레이저 빔을 조사하도록 이루어지는 태양광 패널 분해 장치를 개시한다.

Description

태양광 패널 분해 장치{SOLAR PANEL DISASSEMBLY DEVICE}

본 발명은 태양광 패널 분해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지 박리 작업과, 유리판에 남아 있는 봉지재 잔여물 제거 작업이 연이어 이루어질 수 있도록 한 태양광 패널 분해장치에 관한 것이다.

태양광 발전은 발전기의 도움 없이 태양전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 발전방식으로써, 신재생에너지를 생산하는 발전 방식중의 하나이다. 이러한 신재생에너지 발전은 화석연료 및 원자력과 달리 재생이 가능하고, 오염물질이나 이산화탄소 및 방사능 배출이 없어 환경 친화적이며, 화석 연료에 비해 비교적 지구상에 고르게 분포되어 있어 반영구적으로 사용될 수 있는 이점이 있다. 특히, 태양광 발전설비는 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하여 국내에서도 각종 건물, 공공시설뿐만 아니라 일반 주택이나 아파트 등에도 태양광 발전 장치가 설치되어 사용되고 있다.

한편, 이와 같이 태양광 발전 장치의 보급 및 태양광 발전 장치에 대한 연구는 활발하게 이루어지고 있는 반면, 수명을 다한 태양광 패널의 처분에 대한 연구는 활발하게 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 태양광 발전 장치의 핵심을 이루는 태양광 패널의 수명은 약 20년 내지 30년이며, 전세계적으로 사용중인 태양광 패널의 수명이 끝나가면서, 폐기되는 태양광 패널의 처리가 매우 중요한 이슈로 부각되고 있으며, 태양광 발전 장치가 급증하고 있는 만큼 앞으로도 수명이 다한 태양광 발전 장치도 그 만큼 늘어날 것으로 예상이 되는 바, 태양광 발전 장치의 폐태양광 패널에 대한 처리가 사회문제로 대두되고 있다.

상기 태양광 패널은 유리, 알루미늄, 실리콘, 구리, 은 등으로 구성되어, 각 소재의 재활용이 가능함에도 불구하고, 현재에는 폐태양광 패널 대부분은 매립되어 단순 폐기물로 처리되고 있는 실정이다. 이와 같이, 폐태양광 패널이 폐기물로 처리됨에 따라, 소재의 재활용에 따른 기회비용이 사라짐은 물론, 환경오염을 일으키는 문제를 야기한다. 특히. 태양광 패널을 구성하는 각 부품 중, 태양전지(solar cell)는 실리콘, 구리, 은 등의 소재를 포함하고 있으며, 이는 태양광 패널의 전체 가격 중, 상당한 가격 비중을 차지하고 있는 바, 태양광 패널로부터 태양전지를 분리하여 회수하는 기술은 매우 중요한 문제로 부각되고 있다. 상기 태양전지는 접착제로 이루어진 봉지재(EVA 등)를 통해 유리판 및 백시트 사이에 개재되어 있으며, 상기 유리판과 백시트로부터 태양전지를 박리시키는 기술은 매우 중요한 관건이다.

이를 위해, 종래에는 선행문헌 『대한민국 등록번호 제10-2070204호 폐태양전지 모듈의 전면유리 분리 장치 및 분리 방법』에 개시된 바와 같이, 작업자는 스테이지에 유리판을 고정시킨 후, 스크레이퍼의 이동을 통해 유리판으로부터 태양전지를 박리시켜 회수하게 된다.

이와 같이, 스크레이퍼의 이동에 따른 물리적인 방식을 통해 유리판으로부터 태양전지를 박리시키는 경우, 봉지재는 접착력이 강해 유리판으로부터 깔끔하게 제거되지 않고 상기 유리판에 잔여물로 남는 문제가 있다.

상기 유리판 역시, 태양전지와 함께 재활용을 위한 회수 대상이므로, 유리판을 깨끗하게 회수하는 것은 매우 중요하다.

이에 따라, 작업자는 유리판의 봉지재 잔여물을 제거하기 위해, 태양전지 박리작업이 이루어진 후, 별도의 장비를 이용해 상기 유리판에 남아 있는 봉지재 잔여물을 제거하는 작업을 추가로 수행하게 된다.

하지만, 상기와 같이 봉지재 잔여물 제거를 위한 별도의 추가 작업은 스크레이퍼의 박리 작업이 모두 완료된 후에 별도의 작업으로 진행됨에 따라, 유리판 회수를 위한 작업 공수가 늘어 작업 시간을 지연시키는 문제가 있다. 나아가 봉지재 잔여물 제거를 위한 별도의 추가 작업은 태양광 패널을 분해하기 위한 전체 작업 시간을 지연시키는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1207297호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 본 발명의 목적은 태양전지 박리 작업 중에 유리판에 남아 있는 봉지재 잔여물 제거 작업이 연이어 이루어질 수 있도록 한 태양광 패널 분해장치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 유리판, 봉지재 및 태양전지가 차례로 적층된 형태로 구성되는 태양광 패널을 분해하기 위한 태양광 패널 분해 장치에 있어서, 상기 유리판이 아래를 향하도록 배치되는 상기 태양광 패널을 지지하도록 형성되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 태양광 패널의 전단부에서 후단부를 향하여 이동하면서 상기 태양광 패널에서 상기 태양전지를 스크레이핑 하도록 형성되는 제1 스크레이퍼; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되며, 상기 제1 스크레이퍼를 뒤따라 이동하면서 상기 유리판 상의 봉지재 잔여물을 가열하여 용융시키기 위한 레이저 빔을 조사하도록 형성되는 레이저 조사유닛; 및 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 레이저 조사유닛을 뒤따라 이동하면서 상기 레이저 빔에 의해 용융된 상기 봉지재 잔여물을 스크레이핑 하여 제거하도록 형성되는 제2 스크레이퍼를 포함하고, 상기 레이저 조사유닛은 상기 제1 스크레이퍼와 상기 제2 스크레이퍼 사이에 레이저 빔을 조사하도록 이루어지는 태양광 패널 분해 장치를 개시한다.

상기 제1 스크레이퍼의 블레이드 단부와 상기 제2 스크레이퍼의 블레이드 단부는 상기 스테이지로부터 동일 높이에 위치할 수 있다.

상기 레이저 조사유닛과 상기 제2 스크레이퍼는 상호 연결되어 함께 이동하도록 이루어질 수 있다.

상기 제1 스크레이퍼와 상기 제2 스크레이퍼는 상기 스테이지의 좌우 방향으로 길게 연장 형성될 수 있으며, 상기 레이저 조사유닛은 상기 스테이지의 좌우 방향으로 이동 가능하게 형성될 수 있다.

상기 레이저 조사유닛은, 상기 레이저 빔의 초점 조정을 위하여, 상기 스테이지에 대하여 상하방향으로 상대 이동 가능하게 형성될 수 있다.

상기 레이저 조사유닛은, 레이저 광원; 상기 레이저 광원과 상기 스테이지 사이에 배치는 광학계; 및 상기 봉지재에 대한 초점 조정을 위하여, 상기 레이저 광원에 대한 상기 광학계의 상대 위치를 조정하도록 형성되는 구동계를 포함할 수 있다.

본 발명의 태양광 패널 분해 장치는, 상기 스테이지의 상부에 배치되어 상기 태양광 패널의 일 영역을 가압하도록 형성되는 가압판과 상기 가압판의 일 측에 배치되어 상기 일 영역을 국부적으로 가열하는 적외선 램프를 포함하는 가압유닛을 더 포함하며, 상기 가압유닛은 상기 제1 스크레이퍼와 동일한 속도로 이동하도록 형성될 수 있다.

상기 적외선 램프, 상기 제1 스크레이퍼, 상기 레이저 조사유닛 및 상기 제2 스크레이퍼는 순차적으로 배열될 수 있다.

본 발명의 태양광 패널 분해 장치는, 상기 제1 스크레이퍼가 상기 태양전지를 박리시키고 지나간 상기 유리판을 촬영하여 상기 유리판에 남은 상기 봉지재 잔여물의 위치 정보를 상기 레이저 조사유닛에 전달하도록 형성되는 촬영유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 촬영유닛은 상기 레이저 조사유닛의 상측에 배치되어, 상기 레이저 조사유닛과 함께 이동하도록 형성될 수 있다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 태양전지 박리 작업과, 유리판에 남아 있는 봉지재 잔여물 제거 작업을 연이어 수행할 수 있으므로, 유리판으로부터 태양전지를 박리시키는 작업을 신속하게 처리할 수 있는 효과가 있다. 나아가 본 발명은 태양광 패널 분해 작업을 위한 공수를 줄여 태양광 패널 분해 전체 작업 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 유리판으로부터 봉지재 잔여물을 깨끗하게 제거하여, 유리판을 깨끗하게 회수할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해 장치의 동작 중, 요부 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해 장치의 제2 스크레이퍼와 레이저 조사유닛을 나타낸 요부 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해 장치의 레이저 조사유닛의 위치 조정을 통해 레이저 광원의 초점을 조절하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해 장치의 레이저 조사유닛의 변형 예에 따른 레이저 조사유닛의 구성과, 레이저 조사유닛의 구성을 통해 광학계의 위치를 조정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해 장치를 이용해 태양광 패널을 분해하는 과정을 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 패널장치의 요부만 나타낸 사시도로서, 제2 스크레이퍼와 레이저 조사유닛을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 패널장치의 요부만 나타낸 사시도로서, 제2 스크레이퍼와 레이저 조사유닛을 나타낸 도면이다.

이하, 태양광 패널 분해 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 패널 분해장치에 대하여 설명하도록 한다.

태양광 패널은 도 1에 도시된 바와 같이, 유리판(10)과, 봉지재(20)와, 태양전지(30)가 차례로 적층되어 제공되며, 접착수단인 봉지재(20)는 EVA(Ethylene-vinyl acetate), POE(Polyolefin elastomers), TPU(Thermoplastic polyurethane), Silicone, Ionomer, PVB(Polyvinyl butyral) 등으로 제공된다.

태양광 패널 분해 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)와, 스크레이퍼(200)와, 레이저 조사유닛(300)과, 가압유닛(400)과, 촬영유닛(500)을 포함한다.

스테이지(100)는 태양광 패널을 분해하는 작업 공간을 제공하며, 태양광 패널의 태양전지(30) 반대 면인 유리판(10)을 안착시킬 수 있는 안착면(110)을 형성한다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 스테이지(100)의 상면을 안착면(110)이라 한다. 스테이지(100)의 안착면(110)은 평평하게 형성되며, 안착면(110)의 형태는 사각임이 바람직하다.

이때, 상기 태양광 패널 분해 작업이 시작되는 지점을 스테이지(100)의 전단부라 할 때, 스테이지(100)의 후단부는 스토퍼(120)를 구비한다. 스토퍼(120)는 상기 태양광 패널의 단부를 지지하여, 상기 태양광 패널 분해 작업시 상기 태양광 패널이 스테이지(100)의 후방으로 밀리는 것을 방지하기 위한 구성이다.

스크레이퍼(200)는 스테이지(100)에 안착된 상기 태양광 패널의 유리판(10)으로부터 태양전지(30)를 박리시키는 역할과, 태양전지(30) 박리 후 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물을 제거하는 역할을 한다.

본 명세서에서는 설명의 편의상, 유리판(10)으로부터 태양전지(30)를 박리시키는 작업을 수행하는 스크레이퍼(200)를 제1 스크레이퍼(210)라 하고, 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물을 제거하는 작업을 수행하는 스크레이퍼(200)를 제2 스크레이퍼(220)라 한다.

제1 스크레이퍼(210)는 스테이지(100)의 일 측 상방에 설치되며, 스테이지(100)의 전단부와 후단부를 왕복 이동할 수 있도록 설치된다. 제1 스크레이퍼(210)는 유리판(10)과 태양전지(30) 사이를 밀고 전진할 수 있는 블레이드(211)를 포함하며, 블레이드(211)는 스테이지(100)를 향해 하향 경사지게 형성됨이 바람직하다. 이때, 블레이드(211)는 금속임이 바람직하다. 설명의 편의상 본 명세서에서는 제1 스크레이퍼(210)에 설치된 블레이드를 제1 블레이드(211)라 하기로 한다.

제1 스크레이퍼(210)는 승강 액츄에이터(212)를 통해 스테이지(100)를 향해 승강할 수 있도록 설치됨이 바람직하다. 승강 액츄에이터(212)는 특정한 구조로 한정되지 않으며, 예컨대 실린더와 로드, 랙과 피니언 등 선형 액츄에이터로 제공될 수 있다.

또한, 도시되지는 않았지만, 제1 스크레이퍼(210)를 왕복 이동시킬 수 있는 주행수단(미도시) 역시 특정한 구조로 한정되지 않으며, 레일, 구름수단 등 다양한 구조로 제공될 수 있다.

한편, 제1 스크레이퍼(210)는 스테이지(100)의 좌우방향으로 길게 연장 형성됨이 바람직하다. 이때, 스테이지(100)의 좌우방향이라 함은 제1 스크레이퍼(210)의 이동 방향에 대하여 수직으로 교차되는 방향을 말한다. 즉, 스테이지(100)의 좌우방향은 스테이지(100)의 너비방향을 말한다.

상기와 같이, 제1 스크레이퍼(210)는 스테이지(100)의 너비에 대응하는 너비를 갖도록 형성되므로, 스테이지(100)의 너비에 대응하는 태양광 패널의 태양전지(30) 박리 작업을 효과적으로 수행할 수 있다.

제2 스크레이퍼(220)는 제1 스크레이퍼(210)의 태양전지(30) 박리 후, 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물을 제거하는 역할을 하며, 제1 스크레이퍼(210)를 뒤따라 이동할 수 있도록 설치된다. 제2 스크레이퍼(220)는 제1 스크레이퍼(210)의 후방, 도면상 우측에 설치된다.

이에 따라, 제2 스크레이퍼(220)는 제1 스크레이퍼(210)의 태양전지 박리 작업에 연이어 봉지재(20) 잔여물 제거 작업을 수행할 수 있게 된다.

제2 스크레이퍼(220)는 유리판(10)에 접착되어 있는 봉지재(20) 잔여물을 제거하는 블레이드(221)를 포함하며, 블레이드(221)는 스테이지(100)를 향해 하향 경사지게 형성된다. 설명의 편의상, 본 명세서에서는 제2 스크레이퍼(220)에 설치된 블레이드(221)를 제2 블레이드(221)라 하기로 한다.

이때, 제2 블레이드(221)의 재질은 특정하게 한정되지 않지만, 유리판(10) 손상을 방지하기 위해 연질로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 블레이드(221)는 제1 블레이드(211)와는 달리, 유리판(10)에 남은 용융된 봉지재(20) 잔여물을 스크레이핑하는 것이므로, 제1 블레이드(211)처럼 반드시 금속일 필요는 없는 것이다.

제2 스크레이퍼(220)는 제1 스크레이퍼(210)와 마찬가지로 스테이지(100)의 좌우방향으로 길게 연장 형성된다. 제2 스크레이퍼(220) 역시 스테이지(100)의 너비에 대응하는 너비를 갖도록 형성됨에 따라, 스테이지(100)에 안착된 유리판(10)의 봉지재(20) 잔여물 제거 작업을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 제2 스크레이퍼(220) 역시 승강 액츄에이터(222)를 통해 스테이지(100)를 향해 승강할 수 있도록 설치된다.

레이저 조사유닛(300)은 제1 스크레이퍼(210)의 태양전지(30) 박리 작업 후, 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물을 용융시키는 역할을 한다. 즉, 레이저 조사유닛(300)은 스테이지(100)의 상 측에서 스테이지(100)에 안착된 유리판(10)을 향해 레이저 광원을 조사하여, 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물을 용융시킬 수 있는 것이다.

이때, 레이저 조사유닛(300)은 촬영유닛(500)을 통해 촬영된 유리판(10)의 봉지재 잔여물 위치 정보를 받아 타겟팅된 영역에만 레이저를 조사한다.

이와 같이, 레이저 조사유닛(300)은 봉지재(20) 제거물을 용융시킴에 따라, 레이저 조사유닛(300)을 뒤따라오는 제2 스크레이퍼(220)는 봉지재(20) 잔여물 제거 작업을 위한 부하를 최소화할 수 있으며, 봉지재(20) 잔여물 제거 작업을 유연하게 수행할 수 있다.

한편, 레이저 조사유닛(300)은 스테이지(100)의 일 측 상방에 설치되며, 제1 스크레이퍼(210)를 뒤따라 이동하면서 제1 스크레이퍼(210)의 박리 작업에 연이어 봉지재(20) 잔여물 제거 작업을 수행할 수 있도록 설치된다. 이때, 레이저 조사유닛(300)은 독립적으로 구성될 수도 있지만, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 스크레이퍼(220)에 설치되어, 제2 스크레이퍼(220)와 함께 이동할 수 있도록 이루어짐이 바람직하다.

레이저 조사유닛(300)은 제2 스크레이퍼(220)로부터 제1 스크레이퍼(210)를 향해 연장 형성되며, 제1 스크레이퍼(210)와 제2 스크레이퍼(220) 사이에 레이저 광원을 조사할 수 있도록 설치된다.

또한, 레이저 조사유닛(300)은 스테이지(100)와의 레이저 초점 거리를 조절하기 위해, 스테이지(100)에 대하여 상대 이동할 수 있도록 설치된다. 이를 위해, 레이저 조사유닛(300)은 승강 액츄에이터(310)를 통해 제2 스크레이퍼(220)의 상 측으로 승강할 수 있도록 설치됨이 바람직하다.

또한, 레이저 조사유닛(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)의 좌우방향으로 왕복 이동할 수 있도록 설치됨이 바람직하다. 즉, 레이저 조사유닛(300)은 스테이지(100)의 좌우방향으로 이동하면서 촬영유닛(500)을 통해 티겟팅된 봉지재(20) 잔여물 영역을 찾아 봉지재(20) 잔여물을 효과적으로 용융시킬 수 있는 것이다.

이를 위해, 레이저 조사유닛(300)과 제2 스크레이퍼(220) 사이에는 레이저 조사유닛(300)을 스테이지(100)의 좌우방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 이동부(320)가 마련된다.

이동부(320)는 도 3에 도시된 바와 같이, 레일(321)과 슬라이더(322)를 포함한다.

레일(321)은 제2 스크레이퍼(220)의 좌우방향으로, 제2 스크레이퍼(220)의 상면에 구비된다. 이때, 레일(321)의 형태는 도면에 도시된 것으로 한정되지 않으며, 슬라이더(322)를 슬라이딩 시킬 수 있는 형태이면 무방하다.

슬라이더(322)는 레일(321)을 따라 제2 스크레이퍼(220)의 좌우방향으로 왕복 이동할 수 있도록 제공되며, 레이저 조사유닛(300)을 구비할 수 있도록 제공된다. 즉, 슬라이더(322)는 상면에 승강 액츄에이터(310)를 구비하고, 승강 액츄에이터(310)는 레이저 조사유닛(300)을 구비하는 것이다.

이와 같은 구성에 의해, 레이저 조사유닛(300)은 슬라이더(322)를 통해 레일(321)을 따라 스테이지(100)의 좌우방향으로 이동할 수 있으며, 승강 액츄에이터(310)를 통해 승강하면서 도 4에 도시된 바와 같이, 유리판(10)을 향해 레이저 초점 거리를 조절할 수 있게 된다.

이때, 도시되지는 않았지만, 레이저 조사유닛(300)은 스테이지(100)에 대하여 수평방향으로 승강 액츄에이터(310)에서 회전할 수 있게 설치될 수도 있다. 레이저 조사유닛(300)이 스테이지(100)의 상 측에서 수평방향으로 회전될 경우, 레이저 광원이 미치지 않는 사각 지역을 발생시키지 않는다.

한편, 레이저 조사유닛(300)은 봉지재(20) 잔여물에 대한 레이저 초점 조정을 위하여, 광학계를 이용할 수 있다. 이를 위해, 레이저 조사유닛은 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 광원(330)과, 광학계(340)와, 구동계(350)를 포함한다.

레이저 광원(330)은 전술한 바와 같이 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물을 용융시키며, 봉지재(20)의 접착력을 제거 내지 약화시킬 수 있는 적절한 파장대를 갖는다. 이때, 레이저 광원(330)으로 UV 파장 레이저, CO2 레이저, YAG 레이저 등 다양한 레이저가 이용될 수 있다.

광학계(340)는 레이저 광원(330)과의 상대적인 위치를 통해, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 광원(330)의 초점을 조절하는 구성으로써, 렌즈로 제공됨이 바람직하다. 광학계(340)는 레이저 광원(330)의 전방, 도면상 레이저 광원(330)의 하측에 구비된다.

구동계(350)는 레이저 광원(330)과 광학계(340)간 상대적인 위치를 조정하는 역할을 한다. 즉, 구동계(350)는 광학계(340)를 레이저 광원(330)에 가깝게 하거나 레이저 광원(330)으로부터 멀게 하면서 레이저 초점을 조정할 수 있도록 한 것이다. 구동계(350)는 모터로 제공될 수 있다. 예컨대 광학계(340)는 모터의 정역 회전에 의해 회전되는 피니언과, 상기 피니언에 결합된 랙의 움직임을 통해 레이저 광원(330)을 기준으로 상대적인 위치가 조정될 수 있게 설치될 수 있다. 물론, 구동계(350)가 반드시 모터로 제공되어야 하는 것은 아니다.

한편, 슬라이더(322)의 동력원은 도시되지는 않았지만, 다양하게 제공될 수 있으며, 슬라이더(322)를 왕복 이동시킬 수 있는 구성이면 무방하다. 이때, 슬라이더(322)의 좌우 이동 속도는 제2 스크레이퍼(220)의 이동 속도에 비해 빠르게 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 슬라이더(322)가 레일(321)을 따라 왕복 이동하면서 레이저 조사유닛(300)으로 하여금 레이저 광원을 봉지재(20) 잔여물에 먼저 조사한 후에, 제2 스크레이퍼(220)가 뒤따라 봉지재(20) 잔여물을 스크레이핑할 수 있도록, 슬라이더(322)와 제2 스크레이퍼(220)의 이동 속도에 시차가 발생하게 설정하는 것이 바람직한 것이다.

가압유닛(400)은 제1 스크레이퍼(210)의 박리 작업 전, 태양전지(30)의 일 영역을 가열하여, 봉지재(20)의 접착력을 약화 내지 제거하고, 제1 스크레이퍼(210)의 박리 작업 중, 태양전지(30)가 과도하게 움직이는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 가압유닛(400)은 제1 스크레이퍼(210)가 박리 작업을 수행하는 동안 태양전지(30)를 유리판(10)으로부터 균일하고 안정적으로 회수할 수 있도록 한 것이다.

가압유닛(400)은 스테이지(100)의 상 측에 설치되며, 제1 스크레이퍼(210)의 이동 방향을 기준으로 제1 스크레이퍼(210)의 전방에 배치된다. 또한, 가압유닛(400)은 제1 스크레이퍼(210) 이동시 스테이지(100)의 일 측에서 타 측으로 이동할 수 있도록 설치된다. 또한, 가압유닛(400)은 도 1에 도시된 바와 같이 복수로 제공되며, 스테이지(100)의 길이방향으로 일렬로 배치된다.

가압유닛(400)은 가압판(410)과 가열부재(420)를 포함한다. 가압판(410)은 유리판(10)에 접착된 태양전지(30)의 일 영역을 가압하며, 스테이지(100)의 상 측에서 태양전지(30)를 향해 승강할 수 있도록 설치된다. 이때, 태양전지(30) 압착을 위한 가압유닛(400)의 하강 압력은 제어될 수 있다. 또한, 가압판(410)의 저면은 평평하게 형성됨이 바람직하다.

이때, 도시되지는 않았지만 가압판(410)은 롤러(미도시)를 구비할 수 있으며, 가압판(410)은 롤러의 롤링을 통해 제1 스크레이퍼(210) 이동시, 스테이지(100)의 후방으로 원활하게 이동할 수 있다.

가열부재(420)는 제1 스크레이퍼(210)의 태양전지(30) 박리 직전, 태양전지(30)의 일 영역을 국부적으로 가열하여 제1 스크레이퍼(210)의 박리 작업을 더욱 유연하게 하는 역할을 한다. 즉, 가열부재(420)는 태양전지(30)와 유리판(10) 사이에 접착된 봉지재(20)를 가열하여, 봉지재(20)의 접착력을 약화 내지 제거함으로써 제1 스크레이퍼(210)로 하여금 태양전지(30) 박리 작업을 원활하게 수행하게 할 수 있으며, 특히, 제1 스크레이퍼(210)의 박리 부하를 최소화시킬 수 있다.

가열부재(420)는 복수의 가압유닛(400) 중, 제1 스크레이퍼(210)의 전방에 배치된 첫번째 가압유닛(400)에 설치된다. 가열부재(420)는 태양전지(30)를 가열할 수 있는 장치이면 무방하며, IR램프(적외선램프)로 제공됨이 바람직하다.

촬영유닛(500)은 제1 스크레이퍼(210)가 태양전지(30)를 박리시키고 지나간 유리판(10)을 촬영하며, 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물의 위치 정보를 레이저 조사유닛(300)에 전달하는 역할을 한다. 촬영유닛(500)은 스테이지(100)의 상 측에 설치되며, 유리판(10) 전체 영역을 촬영할 수 있는 장치이면 무방하다.

또한, 촬영유닛(500)은 무선통신(미도시)을 통해 레이저 조사유닛(300)에 봉지재(20) 잔여물의 위치 정보를 전달할 수 있으며, 설명의 편의상 무선통신에 대한 설명 및 도시는 생략하도록 한다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 태양광 패널 분해 장치를 이용해 태양광 패널을 분해하는 과정에 대하여 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

작업자는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 본격적인 태양전지(30) 박리 작업 전, 태양광 패널의 부품을 분해하는 전처리 작업을 수행한다. 작업자는 상기 태양광 패널의 테두리를 구성하는 프레임, 정션박스 등을 분해하고, 태양전지(30) 박리 시점에 제1 스크레이퍼(210)를 대응시킬 수 있도록 태양전지(30)의 일부를 절삭하는 작업 등을 통해 전처리 작업을 수행하는 것이다.

다음으로, 작업자는 전처리 작업이 완료된 태양광 패널, 정확하게는 봉지재(20)를 통해 태양전지(30)가 접착된 유리판(10)을 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)의 안착면(110)에 안착시키는 단계를 수행한다. 이때, 태양광 패널은 스테이지(100)에 이송된 후, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 스토퍼(120)에 밀착되며, 스토퍼(120)는 상기 태양광 패널을 지지하여 스테이지(100)의 후방으로 밀리지 않도록 한다.

다음으로, 작업자가 태양광 패널 분해장치를 가동시키면, 가압유닛(400)은 도 6의 (d) 및 도 6의 (e)에 도시된 바와 같이, 유리판(10)의 상측으로 이동한 후, 도 6의 (f)에 도시된 바와 같이, 하강하여 태양전지(30)의 일 영역을 가압하는 단계를 수행한다.

이때, 가압유닛(400)의 가열부재(420)는 태양전지(30)를 국부적으로 가열시킨다. 정확하게는, 가열부재(420)는 태양전지(30)를 통해 태양전지(30)와 유리판(10) 사이에 개재된 봉지재(20)를 가열시키는 것이다.

이에 따라, 봉지재(20)의 접착력은 약화 내지 제거될 수 있으며, 이로 인해, 제1 스크레이퍼(210)는 태양전지(30) 박리 작업을 수월하게 수행할 수 있게 된다.

다음으로, 제1 스크레이퍼(210)는 승강 액츄에이터(212)를 통해 도 6의 (g)에 도시된 바와 같이, 하강하여 제1 블레이드(211)를 태양전지(30) 박리 시점에 대응시킨다.

이때, 제2 스크레이퍼(220) 역시 하강하여 제2 블레이드(221)를 제1 블레이드(211)와 동일한 높이로 대응시킨다.

다음으로, 가압유닛(400)은 도 6의 (h)에 도시된 바와 같이, 태양전지(30)를 가압하면서 스테이지(100)의 후단부를 향해 이동하며, 제1 스크레이퍼(210)는 가압유닛(400)을 뒤따라 가면서 유리판(10)으로부터 태양전지(30)를 박리시킨다. 이때, 태양전지(30)가 박리된 유리판(10)은 봉지재(20) 잔여물을 노출시킨다.

이때, 촬영유닛(500)은 제1 스크레이퍼(210)가 태양전지(30)를 박리하고 지나간 유리판(10)을 촬영하고, 봉지재(20) 잔여물이 형성된 위치 정보를 티겟팅하여 레이저 조사유닛(300)에 전달한다

이때, 레이저 조사유닛(300)은 슬라이더(322)를 통해 레일(321)을 따라 이동하면서, 촬영유닛(500)으로부터 전달받은 봉지재(20) 잔여물의 타겟팅 위치에 레이저 광원(330)을 조사한다.

이때, 봉지재(20) 잔여물은 레이저 광원(330)에 의해 용융되며, 제2 스크레이퍼(220)는 제2 블레이드(221)로 하여금 용융된 봉지재(20) 잔여물을 스크레이핑시킨다.

이때, 봉지재(20) 잔여물은 레이저 조사유닛(300)에 의해 용융된 상태이기 때문에, 레이저 조사유닛(300)이 지나간 자리를 뒤따라가는 제2 스크레이퍼(220)는 봉지재(20) 잔여물을 수월하게 제거할 수 있다.

이와 같이, 가압유닛(400) 및 가열부재(420)-제1 스크레이퍼(210)-레이저 조사유닛(300)-제2 스크레이퍼(220)는 서로 순차적으로 배열된 상태에서, 유리판(10)을 따라 차례로 이동하면서 상기한 일련의 태양전지(30) 박리 작업을 수행함으로써, 태양전지(30)는 도 6의 (i)에 도시된 바와 같이 유리판(10)으로부터 완전히 박리된다.

이때, 유리판(10)으로부터 박리된 태양전지(30)는 회수되어 별도의 장소로 이송된다.

이후, 제1 스크레이퍼(210) 및 제2 스크레이퍼(220)는 도 6의 (j)에 도시된 바와 같이, 원위치로 복귀되며, 스테이지(100)에는 태양전지(30)가 박리된 유리판(10)만 남게 된다. 이때, 유리판(10)은 제2 스크레이퍼(220)를 통해 봉지재(20) 잔여물이 제거된 상태이므로, 깨끗한 상태를 제공할 수 있다.

이후, 유리판(10)은 도 6의 (k)에 도시된 바와 같이 스테이지(100)로부터 회수된 후, 별도의 장소로 이송됨으로써, 태양광 패널 분해 작업은 완료된다.

작업자는 상기한 일련의 과정을 반복 수행하면서 여러 개의 태양광 패널을 분해하여 유리판(10) 및 태양전지(30)를 깔끔하게 회수할 수 있다.

한편, 촬영유닛은 레이저 조사유닛(300)에 설치될 수도 있다. 이를 본 발명의 제2 실시예로 제시하며, 첨부된 도 7을 참조하여 설명하도록 한다. 설명하기에 앞서, 제1 실시예와 동일한 구성은 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 7은 설명의 편의상, 제1 스크레이퍼(210)를 생략하고, 제2 스크레이퍼(220)의 요부만 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 촬영유닛(600)은 레이저 조사유닛(300)의 상 측에 배치되어, 레이저 조사유닛(300)과 함께 이동하도록 형성된다. 촬영유닛(600)은 레이저 조사유닛(300)의 전방에 배치되어 유리판(10)의 국부를 촬영하도록 이루어진다.

이때, 촬영유닛(600)은 레이저 조사유닛(300)의 좌우 이동에 영향을 주지 않도록 설치된다. 상세하게 도시되지는 않았지만, 촬영유닛(600)은 레일(321)의 측 부에 연결될 수 있다. 또는, 촬영유닛(600)은 제2 스크레이퍼(220)의 측 부에 연결될 수도 있다.

촬영유닛(600)은 유리판(10) 전체 영역을 촬영할 정도의 크기를 가질 필요는 없으며, 레이저 조사유닛(300)의 전방 유리판(10) 일부만 촬영할 수 있도록 설치되어도 무방하다. 하지만, 촬영유닛(600)은 봉지재(20) 잔여물 촬영의 정확도를 높이기 위해, 유리판(10)의 너비 방향 전체를 촬영할 수 있는 크기를 가져야 한다.

한편, 촬영유닛(600)은 레이저 조사유닛(300)의 상 측에 구비되어 봉지재(20) 잔여물의 위치 정보를 레이저 조사유닛(300)에 바로 제공할 수 있으므로, 레이저 조사유닛(300)은 레이저 광원(330)을 봉지재(20) 잔여물에 신속하게 조사할 수 있다.

이때, 제2 스크레이퍼(220)는 레이저 조사유닛(300)의 레이저 광원(330) 조사 작업에 연이어 유리판(10)을 따라 이동하면서 봉지재(20) 잔여물을 신속하게 제거할 수 있다.

한편, 레이저 조사유닛(300)은 제2 스크레이퍼(220)에 복수로 설치될 수 있다. 이를 본 발명의 제3 실시예로 제시하며, 첨부된 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 설명하기에 앞서, 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일한 구성은 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 8은 편의상, 제1 스크레이퍼(210)를 생략한 제2 스크레이퍼(220)의 요부만 나타낸 도면이다.

제2 스크레이퍼(220)는 상부에 유리판(10)의 너비 방향으로 복수의 레이저 조사유닛(300)을 구비한다. 이때, 복수의 레이저 조사유닛(300)은 각각, 레이저 광원(330) 조사 영역이 할당된 상태이다.

레이저 조사유닛(300)은 승강 액츄에이터(310)를 통해 제2 스크레이퍼(220)의 상부에서 승강할 수 있게 구비되며, 승강 액츄에이터(310)는 제2 스크레이퍼(220)의 상부에 고정된다.

이때, 레이저 조사유닛(300)은 제2 스크레이퍼(220)의 상부에서 회전 가능하게 설치되어, 유리판(10) 상에 레이저 조사 사각지대를 최소화할 수 있다. 이때, 제2 스크레이퍼(220)에서 승강 액츄에이터(310)를 회전 가능하게 설치하여, 레이저 조사유닛(300)을 회전시킬 수도 있다.

도시되지는 않았지만, 촬영유닛(500)은 제1 스크레이퍼(210)가 태양전지(30)를 박리하고 지나간 유리판(10) 전체를 촬영하여, 유리판(10)에 남은 봉지재(20) 잔여물의 위치 정보를 감지한 후, 타겟팅한 봉지재(20) 잔여물의 위치와 일치하는 레이저 조사유닛(300)에 상기 위치 정보를 전달한다.

이때, 촬영유닛(500)으로부터 전달받은 봉지재(20) 잔여물 위치 정보와 일치하는 레이저 조사유닛(300)은 레이저 광원(330)을 조사하여 봉지재(20) 잔여물을 용융시키고, 제2 스크레이퍼(220)는 이동하면서 용융된 봉지재(20) 잔여물을 제거한다.

이때, 유리판(10)에서의 봉지재(20) 잔여물 위치는 여러 군데이므로, 촬영유닛(500)은 여러 개의 레이저 조사유닛(300)에 봉지재(20) 잔여물 위치 정보를 동시에 전달할 수 있다.

이와 같은 일련의 과정을 통해, 레이저 조사유닛(300) 및 제2 스크레이퍼(220)는 제1 스크레이퍼(210)를 뒤따라 가면서 봉지재(20) 잔여물 제거 작업을 연이어 수행할 수 있다.

10 : 유리판 20 : 봉지재
30 : 태양전지(solar cell) 100 : 스테이지
110 : 안착면 120 : 스토퍼
200 : 스크레이퍼 210 : 제1 스크레이퍼
211 : 제1 블레이드 212,222,310 : 승강 액츄에이터
220 : 제2 스크레이퍼 221 : 제2 블레이드
300 : 레이저 조사유닛 320 : 이동부
321 : 레일 322 : 슬라이더
330 : 레이저 광원 340 : 광학계
350 : 구동계 400 : 가압유닛
410 : 가압판 420 : 가열부재
500, 600 : 촬영유닛

Claims

유리판, 봉지재 및 태양전지가 차례로 적층된 형태로 구성되는 태양광 패널을 분해하기 위한 태양광 패널 분해 장치에 있어서,
상기 유리판이 아래를 향하도록 배치되는 상기 태양광 패널을 지지하도록 형성되는 스테이지;
상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 태양광 패널의 전단부에서 후단부를 향하여 이동하면서 상기 태양광 패널에서 상기 태양전지를 스크레이핑 하도록 형성되는 제1 스크레이퍼; 및
상기 스테이지의 상부에 배치되며, 상기 제1 스크레이퍼를 뒤따라 이동하면서 상기 유리판 상의 봉지재 잔여물을 가열하여 용융시키기 위한 레이저 빔을 조사하도록 형성되는 레이저 조사유닛; 및
상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 레이저 조사유닛을 뒤따라 이동하면서 상기 레이저 빔에 의해 용융된 상기 봉지재 잔여물을 스크레이핑 하여 제거하도록 형성되는 제2 스크레이퍼를 포함하고,
상기 레이저 조사유닛은 상기 제1 스크레이퍼와 상기 제2 스크레이퍼 사이에 레이저 빔을 조사하도록 이루어지는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 스크레이퍼의 블레이드 단부와 상기 제2 스크레이퍼의 블레이드 단부는 상기 스테이지로부터 동일 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛과 상기 제2 스크레이퍼는 상호 연결되어 함께 이동하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 스크레이퍼와 상기 제2 스크레이퍼는 상기 스테이지의 좌우 방향으로 길게 연장 형성되며,
상기 레이저 조사유닛은 상기 스테이지의 좌우 방향으로 이동 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛은, 상기 레이저 빔의 초점 조정을 위하여, 상기 스테이지에 대하여 상하방향으로 상대 이동 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛은,
레이저 광원;
상기 레이저 광원과 상기 스테이지 사이에 배치는 광학계; 및
상기 봉지재에 대한 초점 조정을 위하여, 상기 레이저 광원에 대한 상기 광학계의 상대 위치를 조정하도록 형성되는 구동계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 태양광 패널의 일 영역을 가압하도록 형성되는 가압판과, 상기 가압판의 일 측에 배치되어 상기 일 영역을 국부적으로 가열하는 적외선 램프를 포함하는 가압유닛을 더 포함하며,
상기 가압유닛은 상기 제1 스크레이퍼와 동일한 속도로 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제7항에 있어서,
상기 적외선 램프, 상기 제1 스크레이퍼, 상기 레이저 조사유닛 및 상기 제2 스크레이퍼는 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 스크레이퍼가 상기 태양전지를 박리시키고 지나간 상기 유리판을 촬영하여, 상기 유리판에 남은 상기 봉지재 잔여물의 위치 정보를 상기 레이저 조사유닛에 전달하도록 형성되는 촬영유닛을 더 포함하는 태양광 패널 분해 장치.
제9항에 있어서,
상기 촬영유닛은 상기 레이저 조사유닛의 상측에 배치되어, 상기 레이저 조사유닛과 함께 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 분해 장치.