TWI679068B - 太陽能電池模組的回收方法(二) - 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能電池模組，太陽能電池模組包括太陽能電池板、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，背板包括高分子材料，將該第一拆解物置於一溫度不小於100℃，且蒸氣壓介於1~10 kg/cm 2的水蒸氣條件，令該蓋板與該太陽能電池板分離，得到一第一拆解物。第二拆解步驟是將第一拆解物置於一非極性溶劑中，並在壓力介於1~5Kg/cm 2或微波的其中一條件下，令背板與太陽能電池板分離。

Description

太陽能電池模組的回收方法(二)
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。
隨著環保意識抬頭、其他能源逐漸枯竭及政府機關大力推動綠色能源，太陽能電池模組未來將被大量使用，但太陽能電池模組中其實含有大量的重金屬，因此，拆解並回收廢棄的太陽能電池模組以避免造成環境嚴重汙染是重要的技術。
目前太陽能電池模組的回收方式有例如使用高溫熱處理方式燒除膠合層，或透過化學溶劑處理方式溶解膠合層，以進行後續拆解與回收程序。然而，以前述方式進行回收拆解太陽能電池模組容易造成太陽能電池板與背板損壞，或須處理溶解膠合層的化學溶劑造成的廢液汙染，且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能電池模組，該太陽能電池模組包括一太陽能電池板、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，該背板包括高分子材料，將該太陽能電池模組置於一溫度不小於100℃，且蒸氣壓介於1~10kg/cm2的水蒸氣條件，令該蓋板與該太陽能電池板分離，得到一第一拆解物。
該第二拆解步驟是將該第一拆解物置於一非極性溶劑中，並在壓力介於1~5Kg/cm2或微波的其中一條件下，令該背板與該太陽能電池板分離。
本發明的功效在於，利用在水蒸汽的壓力條件下，藉由水蒸汽分子破壞蓋板與膠合層的鍵結，而可在不溶解膠合層的前提下將蓋板分離，並進一步利用非極性溶劑配合壓力或微波方式，同樣也可在不溶解膠合層的前提下將背板、太陽能電池板與膠合層分離，達到整體太陽能電池模組皆可回收的功效。
2‧‧‧太陽能電池模組
21‧‧‧太陽能電池板
22‧‧‧蓋板
23‧‧‧背板
24‧‧‧膠合層
301‧‧‧第一拆解物
302‧‧‧第二拆解物
31‧‧‧第一拆解步驟
32‧‧‧第二拆解步驟
321‧‧‧背板拆解次步驟
322‧‧‧膠合層拆解次步驟
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能電池模組2。該太陽能電池模組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包括一光電轉換層(圖未示)，及一形成於該光電轉換層的導電線路層(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的材料則為太陽能電池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)。由於該等材料為本技術領域者週知，因此不再多加贅述。
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是以聚偏二氟乙烯(PVDF)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是提供前述的該太陽能電池模組2，並將該太陽能電池模組2置於一溫度不小於100℃，且蒸氣壓介於1~10kg/cm2的水蒸氣條件中約2~12小時，令該蓋板22與該太陽能電池板21分離，得到一第一拆解物301。
具體地說，該第一拆解步驟31是將該太陽能電池模組2置於一裝有水的一密閉容槽中，並加熱至溫度大於水的沸點而得到高溫水蒸氣溫度介於120~190℃，且較佳的蒸氣壓介於2~8kg/cm2的條件下，令高壓的水蒸氣分子可滲透至該蓋板22與該膠合層24之間的介面，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，而得到包含該太陽能電池板21、黏結於該太陽能電池板21的兩相反表面的膠合層24，以及黏結於該其中一膠合層24的背板23的第一拆解物(膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24/背板23)301。
執行完該第一拆解步驟31後，接著，對該第一拆解物301進行該第二拆解步驟32，以使該背板23、太陽能電池板21，及該等膠合層24分離。
該第二拆解步驟32包含一背板拆解次步驟321及一膠合層拆解次步驟322。要說明的是，該背板拆解次步驟321與該膠合層拆解次步驟322執行的先後順序可相互對調，並沒有特別限制，於本實施例中，是以先執行背板拆解次步驟321為例做說明。
詳細的說，該背板拆解次步驟321是將該第一拆解物301置於一含有沸點不大於150℃的非極性溶劑的密閉容槽中，並加熱至溫度大於該非極性溶劑的沸點，使該密閉容槽的壓力達到介於1~5kg/cm2的條件下，並維持在該蒸氣壓條件下約2~3小時，使該非極性蒸氣足以破壞該背板23與該膠合層24之間的鍵結，而將該背板23與該太陽能電池板21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背板23與該膠合層24之間，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，使該膠合層24與該背板23的黏著性減低，而令該背板23與相鄰的該膠合層24分離。
較佳地，該背板拆解次步驟321的該非極性溶劑是選自沸點介於30℃~120℃的烷類或烯類，且(蒸氣)壓力約介於1~4kg/cm2。
於該本實施例中，該非極性溶劑是以己烷(hexane)為例，利用將己烷加熱至約70~80℃，蒸氣壓約介於2~3kg/cm2，並持溫2.5小時，將該背板23拆離，而得到包含該太陽能電池板21及黏結於該太陽能電池板21的兩相反表面的膠合層24(膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24)的第二拆解物302。
接著，繼續對該第二拆解物302進行該膠合層拆解次步驟322。
該膠合層拆解次步驟322是將該第二拆解物302置於一沸點溫度大於120℃的非極性溶劑中，並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。
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。因此，較佳地，該膠合層拆解次步驟322的該非極性溶劑選自沸點大於120℃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，該膠合層拆解次步驟322中的該非極性溶劑是選用十八碳烯為例。將該第二拆解物302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分鐘令該導電線路層產生不小於該膠合層24的裂解溫度，讓該等膠合層24與該導電線路層接合的介面裂解(此時，該非極性溶劑的溫度約介於160~165℃)，從而分離該太陽能電池板21與該等膠合層24。
此處要說明的是，若是先執行該膠合層拆解次步驟322後，再執行該背板拆解次步驟321時，該第二拆解物302則是包含該背板23與其中一膠合層24(背板23/膠合層24)，接著，再以此結 構(背板23/膠合層24)進行該背板拆解次步驟321，以拆解該背板22即可。
此外，要說明的是，在執行完該第一拆解步驟31與該第二拆解步驟32後，最後執行該回收步驟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是將拆解該太陽能電池模組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是將拆解該太陽能電池模組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是將拆解該太陽能電池模組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，而將該光電轉換層與該導電線路層分離以進行後續光電轉換層回收程序，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，本發明太陽能電池模組的回收方法，利用高壓水蒸氣進行該蓋板22與太陽能電池板21的分離，再透過利用微波配合非極性溶劑，破壞太陽能電池板21與膠合層24間的鍵結，以及利用非極性溶劑蒸汽對膠合層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，以令該背板23可與該膠合層24分離。由於該太陽能模組於整體拆解過程所使用的溶劑(水、非極性溶劑)均不會溶解該等膠合層24，因此，可在該太陽能電池模組2拆解後可得到較完整的該等膠合層24，有利於後續回收再利用，此外，使用後的溶劑也不需再經額外程序去除溶解的膠合材料，可減少該太陽能電池模組2回收的程序，且可達環保的功效，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，提供一太陽能電池模組，該太陽能電池模組包括一太陽能電池板、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，該背板包括高分子材料，將該太陽能電池模組置於一溫度不小於100℃，且蒸氣壓介於1~10kg/cm2的水蒸氣條件，令該蓋板與該太陽能電池板分離，得到一第一拆解物；及一第二拆解步驟，將該第一拆解物置於一非極性溶劑中，並在壓力介於1~5Kg/cm2或微波加熱至溫度大於該非極性溶劑的沸點的其中至少一條件下，令該背板與該太陽能電池板分離。
  2. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第二拆解步驟包括一背板拆解次步驟，將該第一拆解物置於沸點不大於150℃的非極性溶劑置於一密閉容槽中加熱至溫度大於該非極性溶劑的沸點，並於壓力介於1~4kg/cm2的條件進行，以令該背板與相鄰的該膠合層脫離。
  3. 如請求項2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。
  4. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，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，該第二拆解步驟還包括一膠合層拆解次步驟，將該第一拆解物置於溫度不小於120℃的非極性溶劑中，並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。
  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大於120℃的烷類或烯類。
  6. 如請求項4所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該膠合層拆解次步驟是以功率介於200~500W的微波加熱至少2分鐘的條件進行。
  7. 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第一拆解步驟是在水蒸氣溫度介於120~190℃，且蒸氣壓介於2~8kg/cm2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的背板回收步驟，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的蓋板回收步驟，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，該太陽能電池板包括一光電轉換層，及一形成於該光電轉換層的導電線路層，該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電池回收步驟，將去除該等膠合層後的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，而將該光電轉換層與該導電線路層分離並分別回收。
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