KR20170087672A - 태양광 모듈의 백시트 제거 장치 및 방법 - Google Patents

태양광 모듈의 백시트 제거 장치 및 방법 Download PDF

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안영수
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 태양광 모듈의 백시트 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 제거하는 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 제공한다. 본 발명의 태양광 모듈 백시트의 제거 장치 및 방법은 가열하여 연화된 백시트에 고온, 고압의 기체를 분출하거나 물리적인 마찰을 이용함으로써, 태양광 모듈로부터 백시트를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 인력과 시간을 경제적으로 사용할 수 있다.

Description

태양광 모듈의 백시트 제거 장치 및 방법{Apparatus and Method for removing Backsheet of Photovoltaic Module}
본 발명은 태양광 모듈의 백시트 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 고온, 고압의 기체를 이용하거나, 고온에서 물리적 마찰을 이용함으로써, 태양광 모듈의 백시트를 비접촉 또는 접촉식으로 분리하여 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈 우려와 이의 남용에 따른 온난화 및 기후 변화, 그리고 원자력 에너지에 상존하는 안전 우려 등으로 인해, 지속 가능한 에너지의 필요성은 그 어느 때보다 높이 요구되고 있다. 풍력, 지열, 태양 에너지 등이 그 가능성을 인정받고 있으며, 특히, 태양광 에너지 및 태양열 에너지의 경우 설치 위치에서 비교적 자유롭고, 에너지원 공급의 무한성으로 가장 높은 성장 가능성을 평가받고 있다. 세계 각국의 지원책에 의해 태양 에너지를 이용한 발전은 급격한 성장세를 보이고 있으며, 그 중에서도 사용이 간편한 태양광 발전 산업은 매년 급격한 성장을 이어 가고 있다. 물론 태양으로부터의 모든 에너지가 활용될 수 있는 것은 아니지만, 상대적으로 지역편중이 덜한 특성이나 고유의 친환경적 측면 때문에, 태양광발전은 항상 가장 매력적인 신재생에너지의 하나로 손꼽혀 왔다.
태양전지란 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막 태양전지, 염료감응 태양전지 및 유기고분자 태양전지 등으로 구분된다. 이러한 태양전지는 독립적으로는 전자시계, 라디오, 무인등대, 인공위성, 로켓 등의 전력원으로 이용되고, 상용교류전원의 계통과 연계되어 보조전력원으로도 이용될 수 있다.
태양전지는 실리콘계 재료를 이용한 다결정 및 단결정 셀이 존재하며, 그 외 무기 또는 유기물 등을 이용한 다양한 형태가 존재할 수 있다. 이러한 태양전지는 태양전지 셀들이 수 장 내지 수십 장이 연결되며, 장기간에 걸친 사용에도 파손되지 않도록 봉지재, 표면 보호를 위한 강화유리, 후면 보호필름인 백시트(backsheet)를 사용하여 구성된 태양전지 모듈의 형태로 사용된다.
빛을 투과시킴과 동시에 보호를 위한 강화유리와 이면 측 보호 부재인 백시트 사이에 셀을 위치시키며, 이때 셀의 보호 및 유리와 후면 보호 필름과의 접착을 위해 봉지재가 사용된다. 보다 자세하게는 강화유리, 봉지재 시트, 태양전지 셀, 봉지재 시트, 백시트(backsheet)의 순서대로 적층을 하고, 라미네이션 공정을 거쳐 모듈화가 진행된다.
이때, 백시트는 예를 들어, 수증기 및 산소 차단성이 우수한 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 양면에, PVF(Polyvinyl Fluoride) 필름 또는 PVDF(polyvinylidene Fluoride) 필름 등의 불소필름을 접착한 구조를 가진다. 백시트는 태양전지 모듈을 보호할 뿐만 아니라, 태양전지 셀을 투과한 빛을 반사시켜서 다시 태양전지 셀로 보내는 역할을 한다.
이러한 태양전지는 시간이 지남에 따라, 그 사용으로 인해 전력변환효율이 감소하기 때문에 철거되어야 한다. 이때, 태양전지에 포함되는 고가의 재료는 태양전지의 철거와 함께 그 회수가 수행되어야 한다. 이러한 회수는 고가의 자원을 보존하고 재활용할 수 있으며, 환경을 보존할 수 있다. 공개특허 10-2013-0080950은 백시트를 EVA층과 함께 열분해하는 과정을 포함하는 태양광 모듈의 해체방법에 대하여 개시하고 있다. 하지만, 백시트 내부에는 TiO2와 같은 물질이 존재하기 때문에 백시트를 단순 연소하게 되면 TiO2가 태양전지 셀 위에 잔존하게 되어 후단 공정에 영향을 미치게 되므로, 작업 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 백시트는 태양광 모듈을 분리하는 과정 중 전단 공정에서 제거되어야 한다. 공개특허 2015-0039010은 태양전지모듈의 해체 방법으로, 태양전지모듈의 절연성 보호층을 제거함에 따라, 유리 및 백시트를 태양전지 모듈로부터 분리하여 유리 및 태양전지 셀을 획득하는 공정을 개시하고 있다. 하지만, 태양전지 모듈의 백시트를 하나씩 물리적으로 제거하기 때문에, 폐 태양광 모듈의 양이 많아짐에 따라 이를 보다 효율적으로 제거하기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
이에 본 발명에서는 태양광 모듈로부터 백시트를 분리하여 제거하는 장치와 방법을 연구하던 중, 백시트를 연화시키기 위한 가열부 및 가열되어 연화된 백시트에 강한 기체를 분출하는 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트의 제거 장치와 백시트를 연화시키기 위한 가열부 및 가열된 백시트를 물리적인 접촉을 통해 제거하는 제거부를 포함하는 제거 장치 및 그 방법을 개발하였다.
공개특허 10-2015-0039010 공개특허 10-2013-0080950
본 발명의 목적은 태양광 모듈의 백시트 제거 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 장치를 이용하여 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법에 있어서, 태양광 모듈을 상기 가열부에 의해 가열하는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 상기 기체 공급부에서 기체를 분출하는 단계(단계 2)를 포함하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 제공한다.
더 나아가, 본 발명은 상기 장치를 이용하여 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법에 있어서, 태양광 모듈을 상기 가열부에 의해 가열하는 단계(단계 1); 및 상기 제거부가 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명의 태양광 모듈 백시트의 제거 장치 및 방법은 가열하여 연화된 백시트에 고온, 고압의 기체를 분출하거나 물리적인 마찰을 이용함으로써, 태양광 모듈로부터 백시트를 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 인력과 시간을 경제적으로 사용할 수 있다.
도 1은 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트의 제거 장치를 나타낸 모식도이고;
도 2는 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈의 백시트를 제거하는 과정과 순서를 나타낸 공정도이고;
도 3은 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈의 백시트를 제거하는 과정을 관찰한 사진이고;
도 4는 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트의 제거 장치를 나타낸 모식도이고;
도 5는 실시예 2 내지 4, 비교예 1 및 2를 통해 태양광 모듈의 백시트를 제거하기 전과 후를 나타낸 사진이다.
본 발명은 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 제공한다.
이때, 본 발명의 태양광 모듈 백시트 제거 장치는, 태양광 모듈을 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치의 일례를 도 1의 모식도를 통해 나타내었으며, 이하 도면을 참조하여 본 발명의 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 상세히 설명한다.
상기 가열부(100)는 챔버 형태일 수 있으며, 태양광 모듈 백시트를 연화시키기 위해서 100 내지 300℃의 온도로 백시트를 포함하는 태양광 모듈을 가열할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 만약, 상기 가열부(100)에서 백시트를 100℃ 미만의 온도로 가열한다면 백시트가 연화되지 않아 모듈로부터 분리시킬 수 없는 문제가 있을 수 있으며, 백시트를 300℃ 초과의 온도로 가열한다면 백시트가 국부적으로 녹아서 모듈로부터 분리되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같은 문제가 발생할 수 있는 이유는, 태양전지 모듈의 백시트가 예를 들어, PET 필름 양면에 PVF(Polyvinyl Fluoride) 필름 또는 PVDF(polyvinylidene Fluoride) 필름 등의 불소필름을 접착한 구조를 가질 때, PVDF의 유리 전이 온도(Glass transition temperature)가 159.02℃이기 때문에, 100℃ 미만의 온도에서는 유리 전이 온도보다 낮은 온도로 인해 점성을 갖지 않아 태양전지 모듈로부터 백시트가 분리되기 힘들고, PVDF의 녹는점은 173.71℃이고, PET의 녹는점은 250℃이기 때문에 300℃ 초과의 온도에서는 녹는점보다 높은 온도로 인해 백시트를 분리하는 데 어려움이 있을 수 있다.
이때, 상기 태양전지 모듈의 백시트가 상기 구조만으로 이루어진 것에 국한되는 것이 아닌, PET 필름 일측면에 PE(Polyethylene) 필름 또는 EVA(Ethylene vinyl Acetate) 필름이 접착되어 있고, PET 필름의 다른 일측면에 PVF 필름 또는 PVDF 필름 등의 불소필름이 접착된 구조, PET 필름 일측면에 PE 필름 또는 EVA 필름이 접착되어 있고, PET 필름의 다른 일측면에 내UV성 필름 또는 내가수분해성 PET 필름 등이 접착된 구조, PET 필름의 일측면에 알루미늄 포일 또는 투명 증착 PET 필름이 접착되어 있고, 상기 알루미늄 포일 또는 투명 증착 PET 필름의 일측면에 PVF 필름 또는 PVDF 필름 등의 불소필름이 접착되며, 상기 PET 필름의 다른 일측면에 PE 필름 또는 EVA 필름이 접착된 구조 등 태양광 모듈에서 백시트 역할을 수행하는 모든 곳에 적용될 수 있다.
상기 이동부(200)는 상기 가열부(100)에서 가열되는 태양광 모듈을 상기 기체 공급부(300)를 향해 이동시킬 수 있다. 태양광 모듈이 이동부(200)를 통해 이동하면서 기체 공급부(300)에서 분출되는 기체와 마주한다면, 이동하는 태양광 모듈의 속도가 더해져서 태양광 모듈의 백시트를 더욱 효과적으로 박리할 수 있다. 이때 상기 이동부(200)는 0.1 내지 30cm/s의 속도로 태양광 모듈을 이동시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기체 공급부(300)는 상기 가열부(100)에서 가열되거나, 가열되어 상기 이동부(200)를 통해 이동하는 태양광 모듈의 백시트를 향해, 상기 이동부(200)의 이동 방향과 다른 방향으로 분출하는 기체를 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 기체 공급부(300)는 태양광 모듈의 백시트를 향해 기체를 공급하기 위한 구성으로, 태양광 모듈 백시트 평면과 수직이 아닌 방향으로 기체를 공급하는 것이 바람직하다. 태양광 모듈 백시트 평면과 수직 방향으로 기체를 공급하는 경우 백시트를 제거해낼 수 없다. 바람직하게는, 상기 태양광 모듈의 수평 일단면부를 향해 기체를 공급할 수 있다.
이때, 기체 공급부(300)에서 분출되는 기체의 온도는 150 내지 450℃의 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 만약 기체 공급부(300)에서 분출되는 기체의 온도가 150℃ 미만일 경우에는, 태양광 모듈 백시트가 제대로 박리되지 않는 문제가 있을 수 있고, 기체의 온도가 450℃ 초과일 경우에는, 태양광 모듈 백시트가 녹아서 효과적으로 박리시킬 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 다만, 기체의 온도가 450℃인 경우는 태양광 모듈 백시트가 가열부에서 가열되지 않는 경우에 필요할 수 있으며, 태양광 모듈 백시트가 충분히 가열되었을 경우에는 상기 기체 공급부에서 분출되는 기체의 온도를 450℃까지 상승시키지 않아도 될 수 있다.
또한, 기체 공급부(300)에서 분출되는 기체의 압력은 10 psi 이상인 것이 바람직하고, 15 psi 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치에 있어서, 상기 기체 공급부는 상기 태양광 모듈 백시트가 있는 방향으로 이동할 수 있다. 상기 기체 공급부가 이동할 때에는 상기 이동부 없이, 가열부 및 기체 공급부의 존재 하에서 기체 공급부가 0.1 내지 30cm/s의 속도로 이동할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 이동부(200)를 통한 태양광 모듈의 이동 뿐만 아니라, 상기와 같은 기체 공급부(300) 자체의 이동을 동시에 수행하여 태양광 모듈의 백시트를 더욱 효과적으로 박리할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 장치를 이용하여 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법에 있어서, 태양광 모듈을 상기 가열부에 의해 가열하는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 상기 기체 공급부에서 기체를 분출하는 단계(단계 2)를 포함하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 태양광 모듈 백시트의 제거 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 태양광 모듈 백시트의 제거 방법에 있어서, 단계 1은 태양광 모듈을 상기 가열부(100)에 의해 가열하는 단계이다. 태양광 모듈을 가열함으로써, 태양광 모듈로부터 분리하려는 백시트를 연화시킬 수 있다. 태양광 모듈 백시트를 연화시키기 위해서 100 내지 300℃의 온도로 백시트가 포함된 태양광 모듈을 가열할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 태양전지 모듈 백시트의 구조상, PET 필름 양면에 PVF(Polyvinyl Fluoride) 필름 또는 PVDF(polyvinylidene Fluoride) 필름 등의 불소필름이 접착되어 있을 때, PVDF의 유리 전이 온도(Glass transition temperature)가 159.02℃이기 때문에, 100℃ 미만의 온도에서는 가열되어 기체 공급부(300)에서 분출된 기체가 고온이 아닐 경우 백시트와 접촉하여도 백시트가 연화되지 않을 수 있고, PVDF의 녹는점은 173.71℃이고, PET의 녹는점은 250℃이기 때문에 300℃ 초과의 온도에서는 백시트가 녹아서 분리하기 어려울 수 있다.
이때, 상기 태양전지 모듈의 백시트가 상기 구조만으로 이루어진 것에 국한되는 것이 아닌, PET 필름 일측면에 PE(Polyethylene) 필름 또는 EVA(Ethylene vinyl Acetate) 필름이 접착되어 있고, PET 필름의 다른 일측면에 PVF 필름 또는 PVDF 필름 등의 불소필름이 접착된 구조, PET 필름 일측면에 PE 필름 또는 EVA 필름이 접착되어 있고, PET 필름의 다른 일측면에 내UV성 필름 또는 내가수분해성 PET 필름 등이 접착된 구조, PET 필름의 일측면에 알루미늄 포일 또는 투명 증착 PET 필름이 접착되어 있고, 상기 알루미늄 포일 또는 투명 증착 PET 필름의 일측면에 PVF 필름 또는 PVDF 필름 등의 불소필름이 접착되며, 상기 PET 필름의 다른 일측면에 PE 필름 또는 EVA 필름이 접착된 구조 등 태양광 모듈에서 백시트 역할을 수행하는 모든 곳에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 모듈 백시트의 제거 방법에 있어서, 상기 단계 1의 가열 단계와 상기 단계 2의 기체 분출 단계 사이에, 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈이 이동부를 통해 상기 기체 공급부를 향해 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치의 가열부(100)에서 가열된 태양광 모듈이 기체 공급부(300)에서 분출되는 고온, 고압의 기체와 마주할 때, 태양광 모듈의 이동하는 속도가 더해진다면 태양광 모듈의 백시트를 더욱 효과적으로 박리할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 모듈 백시트의 제거 방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 상기 기체 공급부에서 기체를 분출하는 단계이다. 상기 단계 1에서 태양광 모듈이 가열부(100)에서 가열됨으로써, 태양광 모듈의 백시트가 점성이 있는 상태로 연화된다. 따라서 연화된 백시트가 기체 공급부(300)에서 공급되는 고온, 고압의 기체에 의해, 위로 말리거나 찢겨져서 박리될 수 있다.
구체적으로, 상기 기체 공급부(300)는 태양광 모듈 백시트 평면과 수직이 아닌 방향으로 기체를 공급하는 것이 바람직하다. 태양광 모듈 백시트 평면과 수직 방향으로 기체를 공급하는 경우 백시트를 제거해낼 수 없다.
이때, 기체 공급부(300)에서 분출되는 기체의 온도는 150 내지 450℃의 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 기체의 온도가 450℃인 경우는 태양광 모듈 백시트가 가열부에서 가열되지 않는 경우에 필요할 수 있으며, 태양광 모듈 백시트가 충분히 가열되었을 경우에는 상기 기체 공급부에서 분출되는 기체의 온도를 450℃까지 상승시키지 않아도 될 수 있다. 또한, 상기 이동부가 포함되지 않는 상태에서는, 상기 단계 2의 기체 공급부가 상기 태양광 모듈의 백시트가 있는 방향을 향해 이동할 수 있다.
또한, 기체 공급부(300)에서 분출되는 기체의 압력은 10 psi 이상인 것이 바람직하고, 15 psi 이상인 것이 더욱 바람직하다.
나아가, 본 발명은 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 제공한다.
이때, 본 발명의 태양광 모듈 백시트 제거 장치는, 상기 태양광 모듈을 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 하기 도 1 및 4를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치의 일례를 하기 도 4의 모식도를 통해 나타내었으며, 이는 하기 도 1의 모식도의 형태와 동일하되, 기체 공급부(300) 대신에, 제거부(500)를 포함한다. 상기 가열부(100)는 챔버 형태일 수 있으며, 태양광 모듈 백시트를 연화시키기 위해서 100 내지 300℃의 온도로 백시트를 포함하는 태양광 모듈을 가열하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 만약, 상기 가열부(100)에서 백시트를 100℃ 미만의 온도로 가열한다면 백시트가 연화되지 않아 태양광 모듈로부터 분리시킬 수 없는 문제가 발생할 수 있고, 온도가 증가할수록 백시트는 원활히 제거될 수 있지만, 300℃ 초과의 온도로 가열한다면 백시트가 녹거나 증기가 발생하여 모듈로부터 분리하는데 어려움이 있을 수 있다.
상기 이동부(200)는 상기 가열부(100)에서 가열된 태양광 모듈을 상기 제거부(500)를 향해 이동시킬 수 있다. 상기 이동부(200)는 0.1 내지 30cm/s의 속도로 태양광 모듈을 이동시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제거부(500)에서는 태양광 모듈 백시트를 제거할 수 있다. 상기 제거부(500)는 백시트에 물리적으로 마찰을 가할 수 있는 제거부재를 포함하며, 상기 제거부재와 백시트의 물리적 마찰을 통하여 백시트를 제거할 수 있다. 상기 제거부재는 사포, 연마석, 세라믹 융, 금속 수세미, 나일론 브러쉬 등으로부터 선택될 수 있으나, 물리적으로 마찰을 가할 수 있는 모든 수단을 포함하고, 상기 제거부재의 형태는 롤러형, 판상형 또는 칼날형일 수 있으나, 다른 형태도 가능하다. 본 발명의 태양광 모듈 백시트 제거 장치에 있어서, 상기 기체 공급부(300)를 통해 고온, 고압의 기체를 공급하는 방식은 태양광 모듈 백시트에 접촉하지 않고 백시트를 박리하여 제거하는 반면, 상기 제거부(500)를 포함하는 경우에 상기 제거부재를 통해 백시트에 물리적으로 마찰을 가함으로써, 접촉식으로 백시트를 제거할 수 있다. 이때 일례로, 샌더(sander)에 장착되어 있는 사포(sand paper)에는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 과정에서 용융된 백시트가 잔존할 수 있으므로, 이를 주기적으로 교체 또는 세척해주는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열부에서 백시트가 가열되지 않는다면, 상기 제거부에서는 100 내지 300℃의 온도로 백시트를 가열할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치에 있어서, 상기 제거부는 상기 태양광 모듈의 백시트가 있는 방향으로 이동할 수 있다. 제거부가 이동할 때에는 상기 이동부가 없이, 가열부 및 제거부의 존재 하에서 제거부가 0.1 내지 30cm/s의 속도로 이동할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 이동부(200)를 통한 태양광 모듈의 이동 뿐만 아니라, 상기와 같은 제거부(500) 자체의 이동을 동시에 수행하여 태양광 모듈의 백시트를 더욱 효과적으로 박리할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은 상기 장치를 이용하여 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법에 있어서, 태양광 모듈을 상기 가열부에 의해 가열하는 단계(단계 1); 및 상기 제거부가 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 태양광 모듈 백시트의 제거 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 태양광 모듈 백시트의 제거 방법에 있어서, 단계 1은 태양광 모듈을 상기 가열부(100)에 의해 가열하는 단계이다. 태양광 모듈을 가열함으로써, 태양광 모듈로부터 분리하려는 백시트를 연화시킬 수 있다. 태양광 모듈 백시트를 연화시키기 위해서 가열부에서 100 내지 300℃의 온도로 백시트가 포함된 태양광 모듈을 가열할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 태양광 모듈 백시트의 제거 방법에 있어서, 상기 단계 1의 가열 단계와 상기 단계 2의 백시트 제거 단계 사이에, 상기 단계 1에서 가열되는 태양광 모듈이 이동부를 통해 상기 제거부를 향해 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 모듈 백시트의 제거 방법에 있어서, 단계 2는 상기 제거부가 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 단계이다. 상기 단계 1에서 태양광 모듈 백시트를 가열시켜서 연화된 백시트를 제거부에 포함되는 사포, 연마석, 세라믹 융, 금속 수세미 나일론 브러쉬 등으로부터 선택되는 제거부재를 물리적으로 마찰시킴으로써, 접촉식으로 백시트를 제거할 수 있다. 상기 제거부재는 롤러형, 판상형 또는 칼날형일 수 있다. 상기 가열부에서 백시트가 가열되지 않는다면, 제거부에서 백시트를 100 내지 300℃의 온도로 가열할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 이동부가 포함되지 않는 상태에서는, 단계 2의 제거부가 상기 태양광 모듈의 백시트가 있는 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 단계 1에서 태양광 모듈을 가열하기 전에, 백시트에 미리 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때 상기 패턴의 모양은 격자, 라인, 원형 등의 형상이 일정하게 배열되거나, 불규칙 형태일 수 있으며, 태양광 모듈 백시트 내부가 적어도 일부 노출되도록 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 태양광 모듈 백시트의 PE 필름, EVA 필름, 불소필름 등을 노출시킬 수 있다. 이와 같이, 태양광 모듈로부터 분리하여 제거하려는 백시트에 패턴을 형성해놓음으로써, 백시트가 태양광 모듈로부터 더 효과적으로 박리될 수 있도록 한다. 즉, 기체 공급부에서 공급하는 기체의 온도와 압력을 줄여 에너지 소모를 감소시키거나, 제거부의 하중을 감소시킬 수 있어 더욱 용이하게 백시트 제거가 가능하다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다. 단 하기 실시예들은 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에서 본 발명의 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 이용하여 백시트를 제거하였다.
<실시예 1> 태양광 모듈 백시트의 제거 1
단계 1: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 태양광 모듈의 백시트를 200℃의 온도로 가열하였다.
단계 2: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치의 기체 공급부에 해당하는, 에어 프레셔(air pressure)에서 분출되는 기체를 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해 분출하여, 태양광 모듈로부터 백시트를 박리하여 제거하였다.
<실시예 2> 태양광 모듈 백시트의 제거 2
단계 1: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 태양광 모듈의 백시트를 200℃의 온도로 가열하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈 백시트에 상기 장치의 제거부에 해당하는 샌더(sander)를 접촉하여 백시트를 제거하였다.
<실시예 3> 태양광 모듈 백시트의 제거 3
상기 실시예 2의 단계 1에서 백시트를 250℃의 온도로 가열한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 수행하여 백시트를 제거하였다.
<실시예 4> 태양광 모듈 백시트의 제거 4
단계 1: 본 발명의 태양광 모듈 백시트 제거 장치를 이용하기에 앞서, 태양광 모듈의 백시트 상에 격자 모양의 패턴을 형성하여 백시트 내 EVA 일부를 노출되도록 하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 패턴이 형성된 태양광 모듈의 백시트를 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 250℃의 온도로 가열하였다.
단계 3: 상기 단계 2에서 가열된 태양광 모듈 백시트에 상기 장치의 제거부에 해당하는 샌더(sander)를 접촉하여 백시트를 제거하였다.
<실시예 5> 태양광 모듈 백시트의 제거 5
단계 1: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 태양광 모듈의 백시트를 200℃의 온도로 가열하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 상기 장치 중 이동부에 해당하는 컨베이어벨트를 이용하여, 상기 장치의 기체 공급부에 있는 에어 프레셔(air pressure) 가 있는 방향으로 이동시켰다.
단계 3: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치의 기체 공급부에 해당하는, 에어 프레셔(air pressure)에서 분출되는 기체를 상기 단계 2에서 이동된 태양광 모듈의 백시트를 향해 분출하여, 태양광 모듈로부터 백시트를 박리하여 제거하였다.
<실시예 6> 태양광 모듈 백시트의 제거 6
단계 1: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 태양광 모듈의 백시트를 200℃의 온도로 가열하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 상기 장치 중 이동부에 해당하는 컨베이어벨트를 이용하여, 상기 장치의 제거부에 있는 샌더(sander)가 있는 방향으로 이동시켰다.
단계 3: 상기 단계 2에서 이동된 태양광 모듈 백시트에 상기 장치의 제거부에 해당하는 샌더(sander)를 접촉하여 백시트를 제거하였다.
<비교예 1>
단계 1: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 태양광 모듈의 백시트를 90℃의 온도로 가열하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈 백시트에 상기 장치의 제거부에 해당하는 샌더(sander)를 접촉하여 백시트를 제거하였다.
<비교예 2>
상기 비교예 1의 단계 1에서 백시트를 310℃의 온도로 가열한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 수행하여 백시트를 제거하였다.
<비교예 3>
단계 1: 상기 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 가열부에 해당하는 핫 플레이트(hot plate)에서 태양광 모듈의 백시트를 90℃의 온도로 가열하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 상기 장치 중 이동부에 해당하는 컨베이어벨트를 이용하여, 본 발명의 태양광 모듈 백시트 제거 장치 중 제거부에 해당하는 샌더(sander)가 있는 방향으로 이동시켰다.
단계 3: 상기 단계 2에서 이동된 태양광 모듈 백시트에 상기 장치의 제거부에 해당하는 샌더(sander)를 접촉하여 백시트를 제거하였다.
<실험예 1> 기체 분출로 인한 태양광 모듈의 백시트 제거
본 발명의 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거장치에서, 태양광 모듈의 백시트를 제거하는 공정도 및 이를 관찰한 사진을 하기 도 2 및 도 3에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거장치에 (a)백시트를 장입하고 가열한 후에, (b)이동부를 작동한다. 이때, 이동부 대신에 기체 공급부가 이동할 수 있으며, 이동부 및 기체 공급부 모두 이동할 수 있다. 그리고 (c)기체 공급부에서 기체를 분출하여, (d)백시트 박리가 시작되고, (e)와 같은 과정을 통해 태양광 모듈로부터 백시트가 박리될 수 있다.
도 3에 나타난 바와 같이, 핫 플레이트(hot plate)에서 가열하여 연화된 백시트에 에어 프레셔(air pressure)를 이용한 고온, 고압의 기체를 분출한 결과, 백시트가 말려서 박리되는 모습을 나타내었고, 일정 시간이 지난 후에는 태양광 모듈의 셀과 백시트가 분리되는 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2> 샌더(sander)를 이용한 태양광 모듈의 백시트 제거
상기 실시예 2 내지 4, 비교예 1 및 2를 통해, 태양광 모듈의 백시트를 제거하기 전과 후의 모습을 하기 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, 비교예 1을 통해 태양광 모듈의 백시트를 90℃에서 가열한 경우에는 백시트가 연화되지 않아 제거가 용이하지 않음을 알 수 있고, 비교예 2를 통해 태양광 모듈의 백시트를 310℃에서 가열한 경우에는 백시트에서 증기가 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 백시트의 구성요소인 PVDF가 기화되는 것으로 추정할 수 있다.
반면에, 실시예 2 내지 4를 통해 태양광 모듈의 백시트를 200 및 250℃에서 가열한 경우에는 백시트가 연화되어 샌더(sander)를 이용하여 백시트가 효과적으로 제거됨을 알 수 있다. 특히, 실시예 4의 경우에는 백시트에 미리 패턴을 형성시킴으로써, 백시트가 태양광 모듈로부터 더욱 용이하게 박리될 수 있음을 확인할 수 있다.
100 : 가열부
200 : 이동부
300 : 기체 공급부
400 : 태양광 모듈 백시트
500 : 제거부

Claims (24)

  1. 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및
    상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈을 이동시키는 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가열부는 100 내지 300℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 이동부는 0.1cm/s 내지 30cm/s의 속도로, 상기 기체 공급부를 향해 태양광 모듈을 이동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기체 공급부가 상기 태양광 백시트 모듈이 있는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기체 공급부는 0.1cm/s 내지 30cm/s의 속도로, 상기 태양광 모듈의 백시트가 있는 방향을 향해 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기체 공급부는 150 내지 450℃의 온도의 기체를 분출하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  8. 제1항의 장치를 이용하여 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법에 있어서,
    태양광 모듈을 상기 가열부에 의해 가열하는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 향해, 상기 기체 공급부에서 기체를 분출하는 단계(단계 2)를 포함하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단계 1의 가열 단계와 상기 단계 2의 기체 분출 단계 사이에, 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈이 이동부를 통해 상기 기체 공급부를 향해 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 단계 2의 기체 공급부가 상기 태양광 모듈 백시트를 향해 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 단계 1의 가열 단계와 상기 단계 2의 기체 분출 단계 사이에, 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈이 이동부를 통해 상기 기체 공급부를 향해 이동하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단계 2의 기체 공급부가 상기 태양광 모듈 백시트를 향해 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  12. 태양광 모듈을 가열하는 가열부; 및
    상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 제거부를 포함하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제거부는 상기 모듈 백시트와 물리적으로 마찰을 가하는 제거부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 가열부에서 가열된 태양광 모듈을 이동시키는 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 가열부는 100 내지 300℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제거부는 100 내지 300℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 이동부는 0.1cm/s 내지 30cm/s의 속도로, 상기 제거부를 향해 태양광 모듈을 이동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 제거부가 상기 태양광 모듈 백시트가 있는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제거부가 0.1cm/s 내지 30cm/s의 속도로, 상기 태양광 모듈의 백시트가 있는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트 제거 장치.
  20. 제12항의 장치를 이용하여 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법에 있어서,
    태양광 모듈을 상기 가열부에 의해 가열하는 단계(단계 1); 및
    상기 제거부가 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈의 백시트를 물리적으로 접촉하여 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 단계 1의 가열 단계와 상기 단계 2의 제거 단계 사이에, 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈이 이동부를 통해 상기 제거부를 향해 이동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 단계 2의 제거부가 상기 태양광 모듈 백시트를 향해 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 상기 단계 1의 가열 단계와 상기 단계 2의 기체 분출 단계 사이에, 상기 단계 1에서 가열된 태양광 모듈이 이동부를 통해 상기 제거부를 향해 이동하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단계 2의 제거부가 상기 태양광 모듈 백시트를 향해 이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 단계 1에서 태양광 모듈을 가열하기 전에, 상기 태양광 모듈 백시트에 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 백시트를 제거하는 방법.
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