TWI696505B - 太陽能電池模組的回收方法 - Google Patents
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Abstract
一種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。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熱壓裝置，並以溫度不大於120℃，且壓力介於0.01~1.5kg/cm
2的熱壓條件，用以移除該背板，得到一第一拆解物。第二拆解步驟是將該第一拆解物置於該熱壓裝置，並以溫度不小於120℃，且壓力介於0.01~60kg/cm
2的熱壓條件下，用以移除該蓋板。
Description
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，發展太陽能發電等綠色能源已是近年來重要的技術，但太陽能電池模組中含有大量的重金屬，在太陽能模組使用結束後，後續拆解與回收廢棄的太陽能電池模組若未妥善處理，容易造成嚴重汙染。
現有常見的太陽能電池模組的回收方式有使用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溶解膠合層，以進行後續拆解與回收程序。
中國大陸公布號CN109786506A專利公開一種複合型背板生產廢料的在線處理方法，其利用乙酸乙酯配置而得的聚氨酯膠水作為膠合層材料，並利用聚氨酯膠水塗佈後，於乾燥固化過程產生的乙酸乙酯作為膠合後之背板半成品的膠合層的溶劑，而可有效溶解膠合層回收背板半成品，並得以利用並回用於膠合及分離的
溶劑(乙酸乙酯)。
以前述方式進行回收拆解太陽能電池模組仍存在著缺點，例如以高溫熱處理方式進行時，其高溫容易造成太陽光電模組中的太陽能電池板與背板損壞；而透過化學溶劑溶解膠合層時，則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，即在提供一種不溶解膠合層的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熱壓裝置，並以溫度不大於120℃，且壓力介於0.01~1.5kg/cm2的熱壓條件，用以移除該背板，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該熱壓裝置，並以溫度不小於120℃，且壓力介於0.01~60kg/cm2的熱壓條件下，用以移除該蓋板。
本發明的功效在於，在太陽能電池模組外框拆除後呈現翹曲現象時，能利用熱壓製程先進行預定型使其平整，且在不抽真空的常壓環境下，以熱壓方式破壞並分解背板及蓋板與其接觸的膠合層之間的界面分子鍵結，使其降低界面間的黏性，可在不溶解該膠合層的前提下移除該背板與該蓋板，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
33:第三拆解步驟
34:第四拆解步驟
35:回收步驟
351:背板回收步驟
352:蓋板回收步驟
353:電池回收步驟
4:熱壓裝置
41:熱壓板
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，由於該太陽能電池板21的細部結構及相關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)、聚烯烴(PO)等高分子材料、或由前述高分子材料構成的多膜層結構、或玻璃所構成。於本實施例中，該蓋板22是以玻璃，該背板23是以高分子多層膜結構為例做說明，其中，該背板23的多層膜結構為聚烯烴(PO)/聚酯(PET)/聚偏二氟乙烯(PVDF)三層高分子材料，聚烯烴(PO)為與該膠合層24接觸的一面，而聚偏二氟乙烯(PVDF)則是位於最外側，用以防止水氣進入該太陽能電
池板21。
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)。
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、一第三拆解步驟33、一第四拆解步驟34，及一回收步驟35。
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置於一熱壓裝置4，並以溫度90℃~120℃，且壓力介於0.01~1.5kg/cm2的熱壓條件中約1~3分鐘，讓該背板23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無須在真空環境而是在一般常壓環境下，將該太陽能電池模組2置於該熱壓裝置4的二熱壓板41之間，同時施加溫度不大於120℃與0.01~1.5kg/cm2的壓力，較佳地，為同時施加90℃~120℃的溫度與0.01~1.5kg/cm2壓力對該太陽能電池模組2進行熱壓處理，以讓該背板23與該太陽能電池板21之間的該膠合層24因熱能及壓力而破壞其介面間的分子鍵結，從而降低該背板23與該膠合層24之間的附著性，之後，即可透過使用刮刀或線切割方式將該背板23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的蓋板22的第一拆解物(膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24/蓋板22)301。
要說明的是，熱壓過程的溫度以不高過所使用之該背板23及膠合層24材料的熔點。確切使用的溫度、壓力及時間的實際數據可視熱壓情況調整，當提高溫度與壓力時，其熱壓時間則可以縮短，反之亦然。
較佳地，於本實施例中，該第一拆解步驟31是以溫度110℃，壓力0.4kg/cm2的條件熱壓2分鐘，來移除該背板23。
接著，進行該第二拆解步驟32，對該第一拆解物301進行該第二拆解步驟32，以使該蓋板22分離。
該第二拆解步驟32同樣是在該熱壓裝置4的該等熱壓板41之間進行熱壓，主要是要拆解由玻璃所構成的該蓋板22，因此，其熱壓條件中的溫度與壓力均會再提高。
具體地說，該第二拆解步驟32以溫度不小於120℃，且壓力介於0.01~60kg/cm2的熱壓條件移除該蓋板22，較佳地，以溫度120℃~180℃，且壓力介於0.01~60kg/cm2的熱壓條件中約1~3分鐘，以讓該蓋板22與該太陽能電池板21分離，得到一第二拆解物302。較佳地，於本實施例中，該第二拆解步驟32是以溫度
145℃，壓力0.4kg/cm2的條件熱壓2分鐘，來移除該蓋板22。
該第二拆解步驟32拆除該蓋板22的原理是與該第一拆解步驟31拆解該背板23相同，也是在一般常壓環境下進行，其熱壓條件能讓該蓋板22與該太陽能電池板21之間的該膠合層24因熱能及壓力而破壞其介面間的分子鍵結，從而降低該蓋板22與該膠合層24之間的附著性，同樣地，於熱壓後，也可透過刮刀或線切割方式將該蓋板22與相鄰的該膠合層24分離，從而得到包含該太陽能電池板21與黏結於該太陽能電池板21的兩相反表面的膠合層24的該第二拆解物(膠合層24/太陽能電池板21/膠合層24)302。
此處要特別說明的是，移除該蓋板22與該背板23的方式並不限於使用刮刀或線切割，只要是能讓該蓋板22與該背板23分離該膠合層24即可，例如，可以是在該熱壓裝置4中進行熱壓後，透過讓該等熱壓板41反向平移移動，以令該背板23及該蓋板22與鄰近的該膠合層24脫離。此外，該背板23也可以是與該蓋板22相同材質而都是由玻璃所構成，而可透過使用該第二拆解步驟32的熱壓條件進行熱壓後，直接讓該等熱壓板41反向平移移動來移除該背板23與該蓋板22。
另外要補充說明的是，該第一拆解步驟31與該第二拆解步驟32所使用的溫度與壓力是在不破壞該等膠合層24的前提之下進行設定，也就是說，其熱壓溫度會高於玻璃轉移溫度(glass
transition temperature，Tg)但不會大於該膠合層24的熔點溫度(melting temparature，Tm)，以避免該膠合層24黃化或結構被破壞而無法回收再使用。此外，一般已廢棄而需要回收的太陽能板會先行使用機械油壓缸加壓往外推擠而拆除其外框，因此，拆除外框後得到的太陽能電池模組2的該蓋板22會呈現破碎態樣，導致該太陽能電池模組2呈現翹曲現象，而不易執行後續回收的製程。因此，本發明的回收方法，透過拆解過程的熱壓製程還可時將呈翹曲的太陽能電池模組2先行做預定型來消除翹曲現象使其平整，以利於拆解該背板23與該蓋板22的工序。
接著，進行該第三拆解步驟33，將該第二拆解物302利用粉碎機進行粉碎攪拌，讓該太陽能電池板21與該等膠合層24粉碎成塊。
較佳地，以粉碎機進行粉碎攪拌的過程中，還可進一步加熱或加入非極性溶劑，減少該膠合層24與該太陽能電池板21的附著性，而將該膠合層24與該太陽能電池板21分離。其中，該非極性溶劑可選自沸點不小於150℃的烷類或烯類，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。透過該非極性溶劑讓該等膠合層24與該太陽能電池板21之間的黏著性降低。
最後，進行該第四拆解步驟34，讓該等膠合層24與該太
陽能電池板21彼此分離。
具體地說，由於該等膠合層24的密度約為0.95g/cm3，而該太陽能電池板21的密度則大於2.33g/cm3，因此，適合經過該步驟33，粉碎後的該等膠合層24與該太陽能電池板21置於水(密度為1g/cm3)中，利用比重懸浮法來分離該等膠合層24與該太陽能電池板21。
在執行完以上該第一拆解步驟31、該第二拆解步驟32後、該第三拆解步驟33，及該第四拆解步驟34後，最後執行該回收步驟35，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35包括一背板回收步驟351、一蓋板回收步驟352，及一電池回收步驟353。要說明的是，該背板回收步驟351、該蓋板回收步驟352，及該電池回收步驟353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351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352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353是在該第四拆解步驟34以比重懸浮
法分離該太陽能電池板21與該等膠合層24後，將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351、該蓋板回收步驟352，及該電池回收步驟353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，在太陽能電池模組2外框拆除後呈現翹曲，利用熱壓製程先進行預定型使其平整以利後續拆解，在常壓環境下，以此熱壓方式破壞並分解背板23及蓋板22與其接觸的膠合層24之間的界面分子鍵結，使其降低界面間的黏性，可在不破壞該膠合層24的前提下移除該背板23與該蓋板22，再透過後續粉碎攪拌及比種懸浮來分離該太陽電池能板21與該等膠合層24，達到整體太陽能電池模組皆可回收的功效，由於該太陽能模組2於整體拆解過程所使用的熱壓條件及溶劑(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。
31:第一拆解步驟
32:第二拆解步驟
33:第三拆解步驟
34:第四拆解步驟
35:回收步驟
351:背板回收步驟
352:蓋板回收步驟
353:電池回收步驟
Claims (10)
- 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熱壓裝置，並以溫度不大於120℃，且壓力介於0.01~1.5kg/cm2的熱壓條件，用以移除該背板，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該熱壓裝置，並以溫度不小於120℃，且壓力介於0.01~60kg/cm2的熱壓條件下，用以移除該蓋板，得到一第二拆解物。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第一拆解步驟的溫度介於90℃~120℃，該第二拆解步驟的溫度介於120℃~180℃，並以刮刀或線切割方式移除該背板與該蓋板。
- 如請求項2所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第一拆解步驟以溫度110℃，壓力0.4kg/cm2的條件熱壓2分鐘。
- 如請求項2所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該第二拆解步驟以溫度145℃，壓力0.4kg/cm2的條件熱壓2分鐘。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，其中，該熱壓裝置包括二相間隔熱壓板，該等熱壓板分別與該背板及該蓋板接觸，並令該等熱壓板反向平移移動，以令該背板及該蓋板與鄰近的該膠合層脫離。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組的回收方法，還包含一第三拆解步驟，該第三拆解步驟是將該第二拆解物粉碎攪拌。
- 如請求項6所述的太陽能電池模組的回收方法，還包含一第四拆解步驟，在該第二拆解物粉碎攪拌後，以比重懸浮法分離該太陽能電池板與該等膠合層。
- 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一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。
- 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。
- 如請求項8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四拆解步驟之後的電池回收步驟，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，而將該光電轉換層與該導電線路層分離並分別回收。
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