KR20200128944A - 태양전지 모듈 해체 장치 및 해체 방법 - Google Patents
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Abstract
모듈을 둘러싸고 보호하는 프레임을 물리적으로 모듈 본체에서 분리시켜 제거하는 프레임 제거부, 모듈 본체에서 정션박스를 제거하는 정션 제거부, 프레임 제거부 및 정션 제거부를 통해 이송된 모듈 잔여부분을 이동시키면서 롤러 표면의 부분적 돌기 등 기계적 수단을 이용하여 강화유리에 다수의 크랙을 형성하고 균열된 강화유리를 제거하는 강화유리 제거부, 강화유리가 제거된 셀 잔여부를 적재하는 셀 적재부가 함께 설치되어 모듈 해체가 자동적으로 중간에 작업자의 손길이 없이도 연속적으로 이루어질 수 있도록 형성된 태양전지 모듈 해체 장치와, 모듈 해체시 접착성 보호필름 및 강화유리를 효율적으로 제거하기 위해 강화유리를 균열시킨 후에 고온처리를 실시하는 태양전지 모듈 해체 방법이 개시된다.
본 발명에 따르면 기존의 태양전지 모듈의 폐기와 관련하여 수작업의 필요성 및 공간을 절약하여 재활용의 효율성 경제성을 높일 수 있고, 모듈의 구성요소들을 일관적으로 처리하여 구성 부분들을 보다 선별 구분 가능하게 해체할 수 있다.
본 발명에 따르면 기존의 태양전지 모듈의 폐기와 관련하여 수작업의 필요성 및 공간을 절약하여 재활용의 효율성 경제성을 높일 수 있고, 모듈의 구성요소들을 일관적으로 처리하여 구성 부분들을 보다 선별 구분 가능하게 해체할 수 있다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈 해체 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지 모듈을 일관 작업을 통해 한 장소에서 한 번에 해체 작업을 실시할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
산업 발전과 일상 생활에 다양한 에너지원이 사용되고 있으며, 그 가운데 근래에 각광받고 있는 재생에너지원으로 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양전지 모듈이 있다.
기존에 사용되었던 화석연료 에너지원과 원자력은 최근 환경오염 및 이산화탄소 배출로 인한 지구 온난화를 방지, 방사성 물질에 의한 방사능에 의한 오염 위협 등을 이유로 사용이 제한될 필요가 점차 크게 대두되고 있으며, 그에 대한 대안 에너지원으로 풍력 발전, 태양광 발전이 많이 연구되고 다양한 형태로 발전 시설들이 건설되고 있다.
태양광 발전은 태양열을 이용한 발전과 태양전지를 이용한 발전으로 나누어질 수 있으며, 최근에는 발전 효율면에서 우월한 태양광 발전이 더 중심이 되어 태양광 발전이 이루어지고 있다.
태양전지 발전은 실리콘과 같은 반도체 물질이 태양광을 받을 때 이루어지는 광전현상을 이용한 것으로, 최근 태양전지는 정형화된 모듈 형태로 생산되고 이들을 다양한 공간에 설치하여 각 모듈에서 생산된 전기를 모아서 사용하게 된다.
도1a는 통상적인 태양전지 모듈 본체 및 정션박스(130)의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이며, 도1b는 태양전지 모듈 본체가 프레임(200)에 결합된 상태를 나타내는 부분적인 단면도이다.
도1a 및 도1b를 참조하여 설명하면, 주로 실리콘으로 이루어진 셀(160)을 중심으로 상하에 몇 가지 층이 겹친 상태의 모듈 본체 주변을 알미늄 같은 금속 프레임(200) 혹은 케이스를 둘러 보호, 고정하고, 셀(160)에서 만들어지는 전기를 외부로 인출할 수 있도록 설치되는 도전선 및 회로는 외부와의 연결을 위해 모듈 본체에 결합되는 정션박스(130)라는 매개 구성에 집중된다.
셀(160)은 주로 폴리실리콘 등 광전현상을 일으키는 재료로 판상으로 넓게 펼쳐지게 만들어지고, 셀 표면을 보호하기 위해 전면의 저철분 강화유리(170), 후면의 백시트(140) 등이 EVA와 같은 접착성을 가지는 합성수지 보호필름(150)을 매개로 겹친 상태로 설치된다.
세계 여러 나라에서 태양광 발전에 관심이 높아지면서 태양전지 모듈을 이용한 발전은 점차 증가하고 있는데, 태양전지 모듈은 영구적인 것은 아니며 20~30년이 지나면 발전 효율이 70~80% 정도로 떨어지는 것으로 알려져 있다.
따라서, 오래된 태양전지 모듈은 광전변환효율이 떨어지면서 철거, 페기, 대체될 필요가 있으며, 현재의 태양전지 모듈의 설치량이 증가하면 향후 철거되는 태양전지 모듈의 양 역시 증가하게 될 것이다.
태양전지 모듈은 대부분이 유리나 실리콘, 합성수지, 금속으로 이루어지며, 합성수지나 금속 가운데는 땜납과 같은 일부 구성요소는 환경을 오염시킬 여지가 있는 것이 있고, 다량의 모듈을 단순히 매립하여 폐기하는 것은 자원 재활용 측면에서 자원 낭비 문제를 가져온다. 또한, 태양전지 모듈이 설치 장소에서 사용하지 않는 상태로 방치되면 태양전지 패널 설치를 위해 산사면 피복이 제거된 곳에서 산사태를 일으키거나 주변 경관을 악화시키는 문제도 발생할 수 있다.
따라서, 향후 대량의 폐기가 필요한 태양전지 모듈을 자원 재활용 측면에서 처리하여 폐기물을 줄이고 자원을 재활용 혹은 절약할 수 있고, 기타 환경오염을 방지할 수 있도록 하는 해체 기술의 개발이 매우 중요하며, 이런 해체 기술을 효과적, 효율적으로 실현할 수 있는 해체 장치가 절실히 요구되고 있다.
기존에도 태양전지 모듈의 재활용을 위한 몇 가지 해체 방법이 개발되고 알려져 있다.
태양전지의 해체를 위해 흔히 연구되는 것 가운데 하나는 실제 광전효과를 발휘하여 전기를 생산하는 셀과 이를 보호하기 위해 결합되는 강화유리나 백시트 등을 어떻게 분리하여 재생 효율을 높일 것인가라는 문제이다. 이들은 EVA와 같은 접착성 보호필름으로 서로 결합되어 쉽게 잘 분리되지 않으므로 이들을 효과적으로 분리하기 위해 가령 합성수지 보호필름 및 백시트를 고온에서 연소시켜 제거하는 방법이 대한민국 특허공개 제10-2013-0080950호, 대한민국 특허공개 제10-2013-0117487호 등에 제안되어 있다.
그런데, 이런 방법에서는 보호필름은 백시트나 강화유리가 있는 상태에서 처음부터 잘 연소, 제거되지 않으며, 이들을 연소시키는 가운데 강화유리나 셀에 고온이 영향을 미쳐서 재생 효율을 떨어뜨리고 획득된 각 부분의 가치를 떨어뜨릴 수 있다는 문제가 있다.
그렇다고 보호필름과 셀을 단순히 물리적으로 분리시키는 것은 접착성 보호필름으로 인하여 쉽지 않은 작업이 되며, 화학적으로 보호필름을 용해시켜 제거하는 것은 사용되는 물질에 따라 환경 오염을 유발하거나, 작업자의 건강과 안전에 악영향을 끼칠 수 있고 대량 처리에 있어서 제거의 효율도 떨어지기 쉽다.
한편, 셀과 외부와의 전기적 접속을 위한 집속, 매개를 담당하는 부분인 정션 박스는 금속 도전부와 합성수지 절연부가 함께 있으며, 이를 제거하는 과정에서 단순히 연소시키는 경우, 금속의 재생 효율이 낮아지고, 납과 같은 중금속 오염물질이나 합성수지의 환경에 바람직하지 않은 연소 가스 물질이 배출될 수 있다.
모듈의 금속 프레임을 분리하는 것은 물리적인 방법으로 통상 이루어지나, 이 과정에서 강화유리나 셀과 같은 다른 부분을 깨뜨리면 이후의 과정을 어렵게 하거나, 해체 효율을 떨어뜨릴 수도 있다.
또한, 이런 모든 작업들을 수공으로 할 경우, 각 작업마다 노력과 비용이 매우 많이 들어 해체 작업의 경제성을 심각하게 떨어뜨려 해체가 지속적으로 이루어지는 것을 어렵게 할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 태양전지 모듈의 폐기와 관련된 문제점을 해결하고 재활용의 효율을 높일 수 있는 태양전지 모듈 해체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 태양전지 모듈의 구성요소들을 일관적으로 처리하여 구성 부분들을 보다 선별 구분 가능하게 해체하고 효율을 높일 수 있도록 하는 태양전지 모듈 해체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일 측면에서 태양전지 모듈이 해체를 위해 고온처리부를 더 구비하여 해체 효율성을 높일 수 있는 태양전지 모듈 해체 장치 및 해체 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 모듈 해체 장치는,
모듈을 둘러싸고 보호하는 프레임을 물리적으로 모듈 본체에서 분리시켜 제거하는 프레임 제거부, 모듈 본체에서 정션박스를 제거하는 정션 제거부, 프레임 제거부 및 정션 제거부를 통해 이송된 모듈 잔여부분을 이동시키면서 롤러 표면의 부분적 돌기 등 기계적 수단을 이용하여 강화유리에 다수의 크랙을 형성하고 균열된 강화유리를 제거하는 강화유리 제거부, 강화유리가 제거된 셀 잔여부를 적재하는 셀 적재부가 함께 설치되어 모듈 해체가 자동적으로 중간에 작업자의 손길이 없이도 연속적으로 이루어질 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 프레임 제거부는 상기 모듈이 공급되면 작업 테이블에 놓고, 상기 작업 테이블에서 서로 수직한 두 변으로 이루어진 기준변에 상기 모듈의 서로 수직한 두 변을 밀착시켜 상기 모듈의 상하폭과 좌우너비를 측정하고, 측정된 크기에 맞게 상기 프레임의 제거가 이루어지는 작업 테이블을 세팅하여 상기 모듈이 작업 정위치에 강화유리가 아래로 향하도록 놓인 상태로, 상기 모듈 본체가 작업시 미끄러지는 것이 방지되도록 고정하고, 상기 측정된 크기를 고려하여 제거 수단이 상기 모듈 본체로부터 상기 프레임을 이루는 각 변의 프레임을 제거하도록 이루어질 수 있다.
모듈 본체의 미끄러짐 방지는 진공 척 등의 수단으로 붙잡아 할 수 있고, 프레임을 제거하기 전에 전용 지그를 구비한 로봇 아암이 프레임 모서리의 코너키 등을 제거하는 작업이 프레임 제거 전에 먼저 이루어질 수 있다.
작업 및 이송 등에 이용될 수 있는 로봇 아암은 유압이나 공압을 이용한 이동과 파지가 가능한 일종의 자동기계로서, 모듈 크기를 고려하여 코너키 위치로 이동하여 설치된 지그를 이용하여 코너키를 잡아당겨 분리하고, 또한 별도 지그나 동작프레임 등을 액츄에이터로 구동하여 각 변의 프레임으로 이동하여 프레임을 잡아당기거나 밀어서 모듈 본체로부터 제거하는 방식으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 강화유리 제거부에는 강화유리 균열을 형성하는 균열부와 강화유리가 균열되고 일부 탈락된 상태에서 모듈 잔여부분에 대한 고온처리를 위한 고온처리부가 구비될 수 있다.
이때, 고온처리부는 가령, 350도씨 이상의 온도로 고온처리를 통해 잔여부분에서 접착성 합성수지 보호필름 및 백시트를 연소시키거나, 접착상태를 완화시켜 쉽게 제거하도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈 해체 방법은, 태양전지 모듈 본체로부터 프레임을 기계적으로 제거하는 단계, 태양전지 모듈 본체로부터 정션박스를 기계적으로 제거하는 단계, 태양전기 모듈 본체의 강화유리를 전체 면적에 걸쳐 균열시키는 단계 및 균열된 강화유리 상태에서 접착성 보호필름을 제거하기 위한 고온처리 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 기존의 태양전지 모듈의 폐기와 관련하여 수작업의 필요성 및 공간을 절약하여 재활용의 효율성 경제성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 또한, 태양전지 모듈의 구성요소들을 일관적으로 처리하여 구성 부분들을 보다 선별 구분 가능하게 해체하여 해체의 경제성과 효율을 높일 수 있다.
도1a는 태양전지 모듈 본체 및 정션박스의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도,
도1b는 태양전지 모듈 본체가 프레임에 결합된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도,
도2는 본 발명의 해체 장치의 일 실시예를 나타내는 박스 다이어그램 형태의 구성 개념도,
도3 내지 도5는 본 발명의 일 실시예를 이루는 프레임 제거부의 평면도 및 측단면도, 작용설명도,
도6 및 도7은 본 발명의 일 실시예를 이루는 일체화된 정션 제거부 및 강화유리 제거부의 평면도 및 측단면도,
도8은 셀 적재부를 나타내는 측단면도
도9는 본 발명의 다른 실시예에서 강화유리 제거부 내에 균열부와 고온처리부가 함께 설치된 것을 개념적으로 나타내는 구성 개념도이다.
도1b는 태양전지 모듈 본체가 프레임에 결합된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도,
도2는 본 발명의 해체 장치의 일 실시예를 나타내는 박스 다이어그램 형태의 구성 개념도,
도3 내지 도5는 본 발명의 일 실시예를 이루는 프레임 제거부의 평면도 및 측단면도, 작용설명도,
도6 및 도7은 본 발명의 일 실시예를 이루는 일체화된 정션 제거부 및 강화유리 제거부의 평면도 및 측단면도,
도8은 셀 적재부를 나타내는 측단면도
도9는 본 발명의 다른 실시예에서 강화유리 제거부 내에 균열부와 고온처리부가 함께 설치된 것을 개념적으로 나타내는 구성 개념도이다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예를 개념적으로 나타내는 박스 다이어그램 형태의 구성개념도이다.
좌측의 화살표 방향으로 해체 장치에 태양전지 모듈이 진입하면 첫번째인 프레임 제거부(10)에서 모듈 본체의 네 변을 감싸는 알루미늄 프레임을 해체하는 작업이 이루어지고, 다음으로 바로 옆 오른쪽에 설치된 정션 제거부(20)로 이동된다. 이 부분에서는 모듈 본체의 후면에 설치된 정션박스를 물리적으로 본체로부터 제거하는 작업이 이루어진다. 이 상태에서 모듈 본체는 오른쪽의 강화유리 제거부(30)로 이동하여 본체의 강화유리를 균열시켜 제거하는 작업이 이루어지게 된다. 강화유리 제거부(30)에서 강화유리가 제거되고 셀 중심의 잔여부가 남게 되면 다시 오른쪽으로 이동하여 셀 적재부(40)에 차례로 적재된다.
물론, 셀 적재부(40)에 적재된 셀은 일정 수량이 모이거나 일정 시간이 지나면 재활용을 위해 외부로 반출될 수 있고, 각 단계에서 모듈로부터 제거되는 알루미늄 프레임, 정션박스, 강화유리 파쇄물은 각각 모집되어 각 단계에 도시된 화살표가 나타내는 것과 같이 폐기되거나 재활용을 위해 외부로 반출된다.
각 박스로 표현된 부분에서 인접한 다음 단계의 부분으로 이동하는 것은 모듈 본체를 기계적 관절을 통해 혹은 진공으로 파지할 수 있는 로봇 아암에 의해 이루어지거나, 벨트나 롤러 콘베이어 등을 이용하여 별도의 수공작업 없이 이루어질 수 있으며, 이러한 이송을 위한 기계적 구성은 평판 디스플레이 제조 공장과 같은 다양한 산업 부문에서 통상적으로 이루어지는 것이므로 그에 대한 구체적 설명은 여기서는 생략하기로 한다.
도3, 도4 및 도5는 프레임 제거부(10)를 나타낸다.
여기서 외부에서 유입된 태양전지 모듈은 강화유리 패널이 아래쪽을 향하도록 작업테이블의 정위치에 놓이고, 프레임 제거부의 위쪽에 있던 제거틀(11)이 아래쪽으로 내려와 그 일부인 파지부가 태양전지 모듈 본체(100)의 백시트와 접하면서 태양전지 모듈 본체(100)를 작업테이블로 압박하면서 프레임(200) 제거 작업 중에 옆방향으로 움직이지 않도록 고정한다.
이 상태에서 제거틀(11)에 설치된 4쌍의 유압 엑츄에이터(13)에 각각 이동가능하게 장착되는 동작프레임 4쌍이 이 모듈 중앙쪽에서 모듈 주변의 4변을 향해 이동하면서 모듈 주변의 알루미늄 프레임(200)을 밀어서 모듈 본체(100)로부터 제거하게 된다.
이때 동작프레임(13a)은 모듈 본체(100)의 백시트 면을 따라 중앙쪽에서 주변부 4변을 향해 수평 이동하며, 4변에 있는 각 알루미늄 프레임(200)의 두께에 의한 단차를 이용하여 알루미늄 프레임(200)을 중앙에서 외측으로 밀어 제거한다. 도1b와 같이 알루미늄 프레임(200)의 홈에 모듈 본체(100)가 대개 패킹 등을 매개로 압입된 상태이므로 단순한 물리력에 의한 제거가 가능하다.
모듈 본체 4변의 알루미늄 프레임이 각 모서리 부분에서 서로 인접한 알루미늄 프레임을 결속하기 위한 코너키를 가지는 경우, 별도의 지그를 장착한 기계장치를 통해 이 코너키를 먼저 제거하고 알루미늄 프레임을 제거하는 단계가 이루어질 수 있다.
작업 테이블의 정위치에 모듈이 놓이기 위해 프레임 제거부는 작업 테이블 전단계에서 모듈이 도시되지 않은 준비 테이블에 제공되고 준비 테이블에는 서로 수직한 두 변으로 이루어진 기준변이 있어서 모듈을 이 기준변에 밀착시켜 직사각형 모듈의 상하폭과 좌우너비를 측정하고, 측정된 크기에 맞게 작업 테이블과 제거틀 위치를 세팅하여 로봇 암과 같은 이송장치를 이용하여 모듈이 작업 테이블의 정위치에 놓이도록 할 수 있다.
이때, 로봇 암이나 제거틀에서 모듈 본체를 잡기 위해 접촉하는 부분은 진공 인가에 의해 파지력을 확보하는 진공척 등을 구비할 수 있다.
이상에서 언급된 프레임 제거부의 이동과 파지 등의 기계적 동작은 유압이나 공압을 이용한 액츄에이터의 작용으로 이루어질 수 있다.
이상과 같은 프레임 제거부에서의 프레임(200) 제거작업이 완료되면 모듈 본체(100)는 인접한 부분에 설치된 정션 제거부(20)로 이동하게 된다. 이런 이동에는 로봇 암이나 벨트 콘베이어 혹은 롤러 콘베이어 등이 이용될 수 있다. 여기서는 도시되지 않는 로봇 암이 프레임 제거부의 작압 테이블에서 모듈 본체(100)를 파지하여 정션 제거부(20)의 롤러 콘베이어로 이동시키고 롤러 콘베이어에서 정션 제거부의 정션 제거기(21) 하부에 정션 박스(130)가 위치하도록 이동시키는 것으로 한다.
한편, 실시예에 따라서는 아래의 정션 제거부를 먼저 거치고 위에 언급한 프레임 제거부를 거치도록 하는 방법도 가능하며, 이들의 기계적 작업은 반드시 어느 쪽이 먼저 제거되는 선후 관계에 있을 필요는 없다.
도6 및 도7은 정션 제거부(20)와 강화유리 제거부(30)가 일체적으로 형성된 장치 부분을 나타낸다.
정션 제거부(20)를 먼저 설치한 본 실시예에서 정션 제거기(21)는 끝단에 뾰족한 부분이 있어서 수직 하강하여 백시트와 접하면 백시트 면을 따라 약간 횡으로 이동하여 뾰죽한 부분이 모듈 본체(100)와 정션박스(130)의 미세 틈으로 들어가게 한다. 이때에도 정션 제거부(20)에는 정션 제거기(21)와 별도의 파지부(미도시)가 있어서 모듈 본체를 눌러 움직이지 않도록 할 수 있다.
이 상태에서 정션 제거기(21)를 수직 상방으로 이동시키면 뾰죽한 부분이 물리력으로 모듈 본체(100)에서 정션 박스(130)를 위로 들어 강제로 분리시키는 작용을 하게 된다.
정션 제거부(20)는 강화유리 제거부(30)와 롤러 콘베이어를 통해 연속적으로 설치되어 있으므로 롤러 콘베이어의 이송롤러(31)들의 동작으로 정션박스가 분리된 모듈 본체는 강화유리 제거부로 들어가게 된다.
강화유리 제거부(30)에서 모듈 본체(100)는 표면에 다수 돌기를 가진 균열 롤러(33)와 균열 롤러(33) 위쪽의 압박 롤러(33') 사이를 지나게 되며, 이 과정에서 다수 돌기가 강화유리 패널의 전면에 걸쳐 부분적 압력을 작용시켜 다수의 균열을 발생시킨다. 이때, 강화유리에는 균열이 발생하지만 보호필름으로 감싸진 모듈 내부의 셀 부분은 균열이 발생하지 않고 최대한 태양전지 셀의 형태가 유지되도록 한다.
균열이 발생한 상태에서 강화유리 일부 조각은 낙하하여 롤러 하부에 설치된 경사면(37)을 따라 내려가 유리 수집함(39)에 들어가게 된다. 단, 접착성 보호필름의 작용으로 균열된 유리 조각 다수는 여전히 모듈에 셀 부분과 함께 남아있는 상태가 된다.
따라서, 이송롤러(31)를 통해 모듈 잔여부가 진행하면 뒤쪽의 롤러브러쉬(35)가 있어서 셀 부분에 잔류한 강화유리 조각을 떨어내는 작용을 하게 된다.
도8은 셀 적재부를 나타내는 측단면도이다.
도6,7에서 도시된 강화유리 제거부(30)를 거친 모듈 잔류물은 보호필름으로 감싸진 셀(160) 부분이 된다. 셀 부분은 실리콘 셀과 이들을 직병렬로 연결하는 리본을 포함할 수 있다.
셀 부분은 셀 적재부에 충분히 쌓이면 이들을 모아 별도 분리 및 재생을 위한 작업을 실시하게 된다. 태양전지 모듈의 재활용의 핵심적인 부분이 도8의 셀 적재부에 쌓이는 셀 부분이 되며, 이 부분을 온전히 보존하고 이후 추가 작업을 통해 분별하여 고순도의 실리콘 셀과 고가 금속을 분리 획득하는 작업이 이루어질 수 있게 된다.
도9는 이상의 실시예를 나타내는 도2와 다르게 강화유리 제거부(30) 내에 강화유리를 기계적으로 균열시키는 부분, 가령 롤러 균열부(30A) 외에 퍼니스와 같은 고온처리부(30B)가 함께 혹은 그 후단에 설치된 구성을 개념적으로 나타낸다.
우선 이런 구성을 하는 것은 앞선 실시예에서 셀 잔여부에 여전히 남는 백시트나 보호필름을 제거하기 위한 것이다. 이런 작업은 어차피 셀을 이루는 순도 높은 실리콘과 고가 금속을 획득하는 데 필수적인 과정이며, 앞서 강화유리를 제거하는 작업의 효과를 더욱 확실하고 용이하게 할 수 있기 때문이다.
여기서는 이 백시트 및 보호필름을 제거하기 위해 고온처리를 택하고 있다. 이는 물리적 방법으로 잘 제거되지 않고, 화학적인 방법으로 대량 처리가 쉽지 않고 또한 산이나 알카리 기타 유독성 물질을 사용함에 따른 환경 문제, 작업 안전 문제가 발생할 가능성이 높기 때문이다.
여기서는 퍼니스에서 산소나 공기를 공급하면서 고온을 형성하여 보호필름 및 백시트가 연소 혹은 열분해되도록 한다.
본 발명에서 이 과정을 균열 롤러와 같은 강화유리 제거 수단과 함께 혹은 그 후단에 놓은 것은 강화유리의 균열이 고온처리에 상승적으로 작용하여 효과를 상호 높일 수 있기 때문이다. 즉, 균열이 발생하면 균열 틈새로 혹은 유리 조각이 떨어져 나간 부분부분으로 공기와 화염이 강화유리 잔류물과 셀 사이에 있는 보호필름에 직접 작용하여 보호필름 연소, 제거를 효율적으로 할 수 있기 때문이며 강화유리에 균열이 없는 상태로 고온처리가 이루어지면 강화유리와 셀 사이에 있는 보호필름은 이들 강화유리와 셀 사이에 밀폐되어 화염과 공기를 차단당하여 상당 기간 증발, 열분해, 연소가 잘 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 이렇게 보호필름이 효율적으로 제거되면 균열 후 보호필름의 접착력에 의해 쉽게 떨어지지 않던 유리 조각들이 별도의 노력을 들이지 않고도 롤러의 다음 단계에서 브러쉬 등에 의해 쉽게 셀 잔유물에서 떨어져 낙하하여 강화유리 모집함에 모집될 수 있으므로 고온처리는 역으로 강화유리 제거를 위한 균열 롤러의 기능을 더욱 효과적으로 만들게 된다.
이상에서는 연소를 통한 백시트와 보호필름의 완전한 제거를 기술하고 있지만 반드시 연소를 통한 제거 외에 고온 처리를 통해 보호필름의 접착력이 느슨하게 되고, 이를 이용하여 별도의 지그나 장치로 셀에서 보호필름과 백시트를 물리적으로 이격시켜 제거하는 것도 생각할 수 있다.
이러한 단순 고온처리의 경우, 보호필름의 접착력을 완화시켜 고온 처리후 셀에서 강화유리 잔여물과 보호필름을 함께 떼어내거나 각각 떼어내도록 할 수 있고, 이 경우, 유리 조각과, 보호필름과, 셀이 함께 접착된 부분을 압력을 주면서 횡으로 밀어 횡으로 분리가 적어도 부분적으로 이루어진 상태에서 분리된 부분을 당겨 떼어내는 작업의 형태로 이루어질 수도 있다.
고온처리부는 열풍의 형태로 혹은 전등이나 전기히터의 복사에 의해 모듈 잔여부로 열을 전달할 수 있으며, 별도 연료를 태워 연소 상태를 만드는 만듦으로써 화염이 보호필름 등에 작용하여 함께 연소가 이루어지는 형태로 열을 발생시킬 수 있다.
고온처리부의 온도는 보호필름과 백시트의 성분이나 재질에 따라 달라질 수 있으며, 이들의 연소를 통한 제거를 위해 가령 400도씨 이상 650도씨 이하의 온도환경에서 처리를 진행할 수 있다.
이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.
따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10: 프레임 제거부 11: 제거틀
13: 유압 엑츄에이터 13a: 동작프레임
20: 정션 제거부 21: 정션 제거기
30: 강화유리 제거부 31: 이송롤러
33: 균열 롤러 33': 압박 롤러
35: 롤러브러쉬 37: 경사면
39: 수집함 40: 셀 적재부
100: 모듈 본체 130: 정션 박스
140: 백시트 150: 보호필름
160: 셀 170: 강화유리
200: 프레임
13: 유압 엑츄에이터 13a: 동작프레임
20: 정션 제거부 21: 정션 제거기
30: 강화유리 제거부 31: 이송롤러
33: 균열 롤러 33': 압박 롤러
35: 롤러브러쉬 37: 경사면
39: 수집함 40: 셀 적재부
100: 모듈 본체 130: 정션 박스
140: 백시트 150: 보호필름
160: 셀 170: 강화유리
200: 프레임
Claims (5)
- 태양전지 모듈을 받아 모듈 본체를 둘러싸고 보호하는 프레임을 물리적으로 상기 모듈 본체에서 분리시켜 제거하는 프레임 제거부,
상기 모듈 본체에서 정션 박스를 제거하는 정션 제거부,
상기 프레임 제거부 및 상기 정션 제거부를 거쳐 이송된 모듈 잔여부분을 이동시키면서 롤러 표면의 돌기를 이용하여 상기 모듈 본체의 강화유리에 다수의 크랙을 형성하여 균열된 강화유리를 제거하는 강화유리 제거부,
강화유리가 제거된 셀 잔여부를 적재하는 셀 적재부가 함께 설치되며
상기 프레임 제거부, 상기 정션 제거부, 상기 강화유리 제거부, 상기 셀 적재부 사이의 물류는 자동 이송 수단을 통해 작업 대상물이 이송되어 중간에 작업자의 손길이 없이도 연속적으로 이루어질 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 해체 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프레임 제거부는 상기 모듈이 공급되면 작업 테이블에 놓고, 상기 작업 테이블에서 서로 수직한 두 변으로 이루어진 기준변에 상기 모듈의 서로 수직한 두 변을 밀착시켜 상기 모듈의 상하폭과 좌우너비를 측정하고, 측정된 크기에 맞게 상기 프레임의 제거가 이루어지는 작업 테이블을 세팅하여 상기 모듈이 작업 정위치에 강화유리가 아래로 향하도록 놓인 상태로 상기 모듈 본체를 작업시 미끄러지는 것을 방지한 상태로 고정하고 상기 측정된 크기를 고려하여 제거 수단이 상기 모듈 본체로부터 상기 프레임을 이루는 각 변의 프레임을 제거하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 해체 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
상기 강화유리 제거부에 강화유리 균열을 형성하는 균열부와 강화유리가 균열되고 일부 탈락된 상태에서 상기 모듈 본체의 잔여부분에 대한 고온처리를 하는 고온처리부가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 해체 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 강화유리 제거부에는 상기 셀 적재부로 셀 부분을 넘기기 전에 셀 부분표면을 쓸어주기 위한 브러쉬가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 해체 장치. - 태양전지 모듈 해체 방법에 있어서,
모듈 본체로부터 프레임을 기계적으로 제거하는 단계,
상기 모듈 본체로부터 정션 박스를 기계적으로 제거하는 단계,
상기 모듈 본체의 강화유리를 전체 면적에 걸쳐 균열시키는 단계 및
균열된 강화유리 상태에서 접착성 보호필름을 제거하기 위한 고온처리 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 해체 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020190053153A KR20200128944A (ko) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | 태양전지 모듈 해체 장치 및 해체 방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| E601 | Decision to refuse application |