TWI678243B - 太陽能電池模組的回收方法(三) - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池模組的回收方法，包含第一拆解步驟及第二拆解步驟。第一拆解步驟提供太陽光電模組，太陽光電模組包含太陽能電池板、設於太陽能電池板的其中一表面的可透光的蓋板、設於太陽能電池板反向蓋板的另一表面的背板，及二分別夾設於太陽能電池板與蓋板，以及太陽能電池板與背板之間的膠合層，將太陽光電模組置於非極性溶劑中，並由微波加熱至令導電線路層的溫度不小於膠合層的裂解溫度，以令該太陽能電池板與相鄰的膠合層分離，得到一拆解物。第二拆解步驟是將該拆解物置於一由非極性溶劑或水蒸氣的其中至少一者產生的壓力條件，使背板或蓋板的其中至少一者與對應連接的該膠合層分離。

Description

太陽能電池模組的回收方法(三)
本發明是有關於一種回收方法，特別是指一種太陽能電池模組的回收方法。
發展太陽能發電等綠色能源已是近年來重要的技術，雖然以太陽能發電的過程中不會造成環境的負擔，但以太陽能發電的太陽光電模組中含有大量的重金屬，因此，損壞的太陽光電模組若隨意棄置而未妥善處理，將造成環境嚴重汙染。
以目前的太陽能電池模組的回收方法而言，常見的有透過高溫熱處理方式將太陽光電模組中用以黏著的膠合層燒除，或透過化學溶劑處理方式將膠合層溶解。然而，以高溫熱處理方式進行時，其高溫容易損壞太陽光電模組中的太陽能電池板與背板，而以化學溶劑溶解膠合層時，則需要額外處理溶解有膠合層的溶劑，無法將膠合層回收再利用。
因此，本發明的目的，即在提供一種太陽能電池模組的回收方法。
於是，本發明太陽能電池模組的回收方法，包含一第一拆解步驟及一第二拆解步驟。
該第一拆解步驟是提供一太陽光電模組，該太陽光電模組包含一太陽能電池板、一設於該太陽能電池板的其中一表面的可透光的蓋板、一設於該太陽能電池板反向該蓋板的另一表面的背板，及二分別夾設於該太陽能電池板與該蓋板，以及該太陽能電池板與該背板之間的膠合層，該太陽能電池板包括一矽晶層，及一形成於該矽晶層的導電線路層，將該太陽光電模組置於一非極性溶劑中，並由微波加熱至不大於該非極性溶劑的沸點，且令該導電線路層產生足以讓該等膠合層裂解的高溫，使該太陽能電池板與該等膠合層分離，得到一至少含有該背板與該蓋板的拆解物。
該第二拆解步驟是將該拆解物置於一由非極性溶劑或水蒸氣的其中至少一者產生的壓力條件，破壞該背板或該蓋板的其中至少一者與對應連接的該膠合層之間的鍵結，使該背板或該蓋板的其中至少一者與對應連接的該膠合層分離。
本發明的功效在於，以微波方式讓該太陽能電池板的該導電線路層產生足以讓該等膠合層裂解的高溫，使該太陽能電池板與該等膠合層分離，且於拆解過程中不會溶解該等膠合層，而可在 該太陽光電模組拆解後得到較完整的該等膠合層，有利於後續回收再利用。
2‧‧‧太陽光電模組
21‧‧‧太陽能電池板
22‧‧‧蓋板
32‧‧‧第二拆解步驟
321‧‧‧背板拆解次步驟
322‧‧‧蓋板拆解次步驟
23‧‧‧背板
24‧‧‧膠合層
300‧‧‧拆解物
31‧‧‧第一拆解步驟
33‧‧‧回收步驟
331‧‧‧背板回收步驟
332‧‧‧蓋板回收步驟
333‧‧‧電池回收步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明太陽能電池模組的回收方法的一流程圖；及圖2是一流程示意圖，說明本發明太陽能電池模組的回收方法的一實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，本發明太陽能電池模組的回收方法的一實施例適用於拆解並回收一太陽光電模組2。該太陽光電模組2包含一太陽能電池板21、一設於該太陽能電池板21的其中一表面且可透光的蓋板22、一設於該太陽能電池板21反向該蓋板22的另一表面的背板23，及二分別夾設於該太陽能電池板21與該背板23，以及該太陽能電池板21與該蓋板22間的膠合層24。其中，該太陽能電池板21包括一矽晶層(圖未示)，及一形成於該矽晶層的導電線路 層(圖未示)，該光電轉換層可以是包含單晶、多晶、非晶等矽晶材料，或是其它可用於進行光電轉換的材料，該導電線路層可以是金屬、可導電的金屬氧化物等導電性佳的導電材料；該等膠合層24的材料則為太陽光電模組常用的膠合材料，例如聚乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate，EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(Polyvinyl butyral，PVB)，或聚烯烴彈性體(Polyolefin elastomer，POE)。
該蓋板22選自可透光材料且不易受光影響的材料，例如玻璃；該背板23是由例如聚酯(PET)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)，或聚烯烴(POE)等高分子材料，或玻璃所構成。於本實施例中，該蓋板22是以玻璃，該背板23是以聚氟乙烯(PVF)高分子材料為例做說明。
該太陽能電池模組的回收方法的該實施例包含一第一拆解步驟31、一第二拆解步驟32，及一回收步驟33。
該第一拆解步驟31是提供前述該太陽光電模組2，並將該太陽光電模組2置於一非極性溶劑中，並經由微波加熱至令該太陽能電池板21上的該導電線路層產生足以讓該等膠合層24裂解的高溫，使該太陽能電池板21與該等膠合層24分離，得到該太陽能電池板21，以及包含該背板23/該膠合層24，及該蓋板22/膠合層24的拆解物300。
具體地說，該第一拆解步驟31是將該太陽光電模組2置 於沸點溫度不小於120℃的該非極性溶劑中，且利用微波加熱方式至令該導電線路層的溫度不小於該等膠合層24的裂解溫度(約450~500℃)，並持續微波加熱約1~5分鐘，使該等膠合層24與該導電線路層接合的介面因高溫裂解喪失黏性，從而使該太陽能電池板21與該等膠合層24分離，而得到該拆解物300，其中，該拆解物300包含了該蓋板22黏接該膠合層24，及該背板23黏接該膠合層24的組合。
由於微波不會使非極性溶劑升溫，但當該太陽能電池板21的導電線路層於受到微波作用時，會因為電弧產生高溫，因此，本發明利用微波作用於該導電線路層，令該導電線路層的溫度可達到該膠合層24的裂解溫度(約450~500℃)，使該等膠合層24與該導電線路層接合的介面因高溫而裂解，從而使該太陽能電池板21與該等膠合層24分離，並可利用該非極性溶劑作為散熱介質，令該導電線路層的高溫可藉由非極性溶劑進行散熱，以避免因持續微波造成溫度過高的問題。於一些實施例中，該非極性溶劑可選自沸點大於150℃的烷類或烯類，該烷類可選自但不限於辛烷、壬烷、癸烷，該烯類可選自但不限於辛烯、壬烯、十八碳烯(Octadecene，ODE)等非極性溶劑。
於本實施例中，該第一拆解步驟31是將該太陽光電模組2置於十八碳烯中，利用功率設定為200~500W對十八碳烯微波加 熱約2分鐘(此時，該非極性溶劑的溫度約介於160~165℃)的條件下進行該太陽能電池板21與該等交何層24的拆離。
要說明的，本實施例中的該第一拆解步驟31也可能會產生多種可能的分離情形，例如，當微波功率較高，導致該太陽能電池板21表面的該導電線路層因為微波產生達到該等膠合層24的裂解溫度時，其拆解物300有較大的機率得到包含該背板23/膠合層24、該太陽能電池板21，以及該蓋板22/膠合層24的組合，包含蓋板22/膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24，及背板23的組合次之，而包含膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24/背板23，及蓋板22的組合最低；而當微波功率較低，該太陽能電池板21表面的該導電線路層產生的溫度低於該等膠合層24的裂解溫度時，則該第一拆解步驟31有較大的機率得到包含該蓋板22/膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24，及該背板23的拆解物300。於本實施例中，是以得到該背板23/膠合層24、該太陽能電池板21，以及該蓋板22/膠合層24的組合的拆解物300為例做說明。
接著，進行該第二拆解步驟32，讓該拆解物300的置於一蒸汽條件，以破壞該背板23及該蓋板22與對應連接的該膠合層24之間的鍵結，而令該背板23及該蓋板22與對應連接的該膠合層24分離。
具體地說，該第二拆解步驟32包括一背板拆解次步驟 321，及一蓋板拆解次步驟322。其中，該背板拆解次步驟321與該蓋板拆解次步驟322執行的先後順序可相互對調或同時執行兩個步驟，並沒有特別限制。
該背板拆解次步驟321是將前述該拆解物300的該背板23/該膠合層24組合置於一裝有非極性溶劑的一密閉容槽中，並加熱至大於該非極性溶劑的沸點令該非極性溶劑蒸發形成非極性蒸汽並維持在預定的蒸氣壓力條件(1~5kg/cm2)下約2~3小時，使該背板23與對應的該膠合層24分離。
該非極性溶劑可選自沸點不大於150℃的烷類或烯類，其中，該烷類可選自但不限於辛烷、己烷，該烯類可選自但不限於環己烯、辛烯、壬烯。藉由非極性蒸氣分子滲入該等膠合層24中，以破壞該等膠合層24與高分子材料構成的該背板23間的鍵結，減低該膠合層24與該背板23的黏著性，從而讓該背板23與對應的該膠合層24分離。較佳地，該非極性溶劑選自沸點介於30~120℃的烷類或烯類，且該背板拆解次步驟321產生的蒸氣壓介於1~4kg/cm2。
於該本實施例中，該背板拆解次步驟321的該非極性溶劑是以己烷(hexane)為例，利用水熱加熱方式加熱至約70~80℃、蒸氣壓介於2~4kg/cm2，並持溫2.5小時的條件進行該背板23與該膠合層24的拆離。
該蓋板拆解次步驟322是將前述該拆解物300的該蓋板22/該膠合層24組合置於溫度不小於100℃，且壓力介於1~10kg/cm2的水蒸氣條件進行，使該蓋板22與對應的該膠合層24分離。
具體地說，該蓋板拆解次步驟322是將該蓋板22/該膠合層24組合置於溫度介於120~190℃，且蒸氣壓介於2~8kg/cm2的水蒸氣環境中約2~12小時，藉由高壓水蒸氣破壞該膠合層24與由玻璃材料構成的該蓋板22之間的親合性，降低該膠合層24與該蓋板22之間的附著性，使該蓋板22與相鄰的該膠合層24分離。
值得說明的是，該背板拆解次步驟321利用非極性溶劑對膠合層24溶解性較低的特性並輔以壓力，令非極性溶劑分子滲透至該等膠合層24與該背板23之間，破壞膠合層24與由高分子材料構成的該背板23的鍵結，以降低黏性而可與該背板23分離；而該蓋板拆解次步驟322，則進一步藉由高壓水蒸氣，令極性水分子滲透至該等膠合層24與極性材料的接合介面，破壞膠合層24與該蓋板22之間的結合性，而使該膠合層24與該蓋板22分離。由於在拆解該背板23與該蓋板22的過程中，該等膠合層24不會溶解於該非極性溶劑或是水蒸氣，因此，使用後的溶劑不需再經額外的純化或處理程序，且可完整的回收該等經移除後的膠合材料，而可減少該太陽光電模組2回收的程序，並達環保的功效。
此外，在執行完該第一拆解步驟31與該第二拆解步驟32 後，最後可再執行該回收步驟33，用以回收該背板23、該蓋板22、該太陽能電池板21。
該回收步驟33包括一背板回收步驟331、一蓋板回收步驟332，及一電池回收步驟333。要說明的是，該背板回收步驟331、該蓋板回收步驟332，及該電池回收步驟333為獨立的回收步驟，其執行的先後順序並沒有特別限制。
該背板回收步驟331是將拆解該太陽光電模組2後所得的該背板23，利用有機鹼類分解後回收，該有機鹼類選自辛胺(Octylamine)或油胺(Oleylamine)。
該蓋板回收步驟332是將拆解該太陽光電模組2後所得的該蓋板22利用液態烯類去除表面殘膠，並以水清洗後回收該玻璃板22。其中，該液態烯類選自辛烯、壬烯、十八碳烯。
該電池回收步驟333是將拆解該太陽光電模組2後所得的該太陽能電池板21，利用液態烯類去除表面殘膠後浸置於一酸液中，使該太陽能電池板21中的該導電線路層溶解於該酸液中，而將該矽晶層與該導電線路層分離以進行後續矽晶層回收程序，其中，該酸液選自硫酸或硝酸。
要說明的是，上述該背板回收步驟331、該蓋板回收步驟332，及該電池回收步驟333的回收程序及相關藥品為此領域相關技術人員所習知，故在此不再多加贅述。
綜上所述，本發明太陽光電模組的回收方法，利用非極性溶劑輔以微波加熱方式，因此，可有效拆解分離該太陽能電池板21時，且不會溶解該等膠合層24；再利用壓力，配合非極性蒸汽與水蒸汽，令非極性溶劑分子與水蒸汽分子滲透至該等膠合層24與該背板23之間，以及該蓋板22與該膠合層24的介面，破壞該膠合層24與由高分子材料構成的該背板23，以及該膠合層24與該蓋板22之間的鍵結，而令該膠合層24不溶解的與該背板23及該蓋板22分離。因為該等膠合層24不會溶解於該非極性溶劑或是水蒸氣，因此，可完整回收分離的該等膠合層24材料，且使用後的溶劑也不需再經額外純化程序，可減少該太陽光電模組2回收的程序，並可達環保的功效，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims (10)

  1. 一種太陽能電池模組的回收方法，包含： 一第一拆解步驟，提供一太陽光電模組，該太陽光電模組包含一太陽能電池板、一設於該太陽能電池板的其中一表面的可透光的蓋板、一設於該太陽能電池板反向該蓋板的另一表面的背板，及二分別夾設於該太陽能電池板與該蓋板，以及該太陽能電池板與該背板之間的膠合層，該太陽能電池板包括一矽晶層，及一形成於該矽晶層的導電線路層，將該太陽光電模組置於一非極性溶劑中，並由微波加熱至令該導電線路層的溫度不小於該等膠合層的裂解溫度，以令該太陽能電池板與相鄰的該等膠合層分離，得到一拆解物；及 一第二拆解步驟，將該拆解物置於一由非極性溶劑或水蒸氣的其中至少一者產生的壓力條件，破壞該背板或該蓋板的其中至少一者與對應連接的該膠合層之間的鍵結，使該背板或該蓋板的其中至少一者與對應連接的該膠合層分離。
  2. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第一拆解步驟的該非極性溶劑的沸點大於120℃。
  3. 如請求項2所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第一拆解步驟的該非極性溶劑的沸點大於150℃的烷類或烯類，且是以功率介於200~500W的微波加熱至少2分鐘。
  4. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該背板是高分子材料，該第二拆解步驟還包括一背板拆解次步驟，將該拆解物置於一含有沸點不大於150℃的非極性溶劑的密閉容槽中加熱，且在壓力介於1~4 kg/cm 2的條件進行，以使該背板與對應的該膠合層分離。
  5. 如請求項4所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該非極性溶劑選自沸點介於30~120℃的烷類或烯類。
  6. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該蓋板是玻璃，該第二拆解步驟還包括一蓋板拆解次步驟，將該拆解物置於溫度不小於100℃，且壓力介於1~10 kg/cm 2的水蒸氣條件進行，使該蓋板與對應的該膠合層分離。
  7. 如請求項6所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該蓋板拆解次步驟是在水蒸氣溫度介於120~190℃，且蒸氣壓介於2~8kg/cm 2的條件進行。
  8. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，還包含一實施於該第二拆解步驟之後回收背板步驟，將分離後的該背板利用有機鹼類分解後回收。
  9. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，還包含一實施於該第二拆解步驟之後回收蓋板步驟，將分離後的該蓋板利用液態烯類去除表面殘膠並以水清洗後回收。
  10. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，還包含一實施於該第二拆解步驟之後的回收電池步驟，將該太陽能電池板利用液態烯類去除表面殘膠後浸置於一酸液中，使該導電線路層溶解於該酸液中，而將該矽晶層與該導電線路層分離並分別回收。
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