TWI816624B - 抗靜電塑膠與其形成方法 - Google Patents

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Abstract

抗靜電塑膠的形成方法包括：提供混合物，其包括10重量分的結晶矽顆粒、1至30重量分的封裝材料、與0.5至25重量分的背板材料；以及混練該混合物，以形成抗靜電塑膠，其中封裝材料與背板材料不同。

Description

抗靜電塑膠與其形成方法
本揭露關於抗靜電塑膠，更特別關於回收矽晶型太陽光電模組以產生抗靜電塑膠的方法。
隨著再生能源的需求增加，矽晶型太陽光電模組的使用量與廢棄量也隨之增加。一般回收矽晶型太陽光電模組的方法主要為物理法、高溫法、及溶劑法。物理法是將模組破碎/粉碎後，回收碎玻璃及矽廢料，而封裝材料及背板塑膠部份則是採用掩埋處理。高溫法則是高溫燃燒封裝材及背板塑膠，最後回收鋁、矽、銅、銀、玻璃等無機材料，高耗能且會產生廢氣。若背板含氟，則燃燒後的氣體會破壞臭氧層。溶劑法則是利用溶劑溶解封裝材料，回收碎玻璃及矽廢料，會產生廢溶劑。此外，上述回收產品如廢矽料或玻璃的價值，可能低於其回收成本。
綜上所述，目前亟需新的方法回收矽晶型太陽光電模組，以產生更高價值的回收產品。
本揭露一實施例提供之抗靜電塑膠的形成方法，包括：提供混合物，其包括10重量分的結晶矽顆粒、1至30重量分的封裝材料、與0.5至25重量分的背板材料；以及混練(compound)混合物，以形成抗靜電塑膠，其中封裝材料與背板材料不同。
本揭露一實施例提供之抗靜電塑膠，包括：10重量分的結晶矽顆粒；1至30重量分的封裝材料；以及0.5至25重量分的背板材料，其中封裝材料與背板材料不同。
本揭露一實施例提供之抗靜電塑膠的形成方法，包括：提供混合物，其包括10重量分的結晶矽顆粒、1至30重量分的封裝材料(例如可為1至25重量分，但不限於此)、與0.5至25重量分的背板材料(例如可為0.5至20重量分、0.5至15重量分，但不限於此)；以及混練該混合物，以形成抗靜電塑膠，其中封裝材料與背板材料不同。若封裝材料的比例過低，則無法協助結晶矽顆粒於混合物中的均勻分散。若封裝材料的比例過高，則塑膠間的混摻(blending)效果差。若背板材料的比例過低，則混練後的混合物機械強度差。若背板材料的比例過高，則混練後的混合物表面電阻高。
在一些實施例中，提供混合物的步驟包括：回收矽晶型太陽光電模組，且矽晶型太陽光電模組包括玻璃蓋板、矽晶圓、封裝層、與背板；自矽晶型太陽光電模組去除玻璃蓋板；以及粉碎矽晶圓、封裝層、與背板，以形成混合物。可以理解的是，矽晶型太陽光電模組可包括其他元件如鋁框、支架、接線盒、與其他元件。自矽晶型太陽光電模組去除玻璃蓋板(與上述的其他元件，若存在)，以及粉碎矽晶圓、封裝層、與背板，以形成混合物。一般而言，混合物可能含有少量雜質(＜1 wt%)如金屬(來自線路)。可以理解的是，一些實施例中的結晶矽顆粒、封裝材料、與背板材料的重量比例取決於矽晶型太陽光電模組中的矽晶圓、封裝層、與背板的重量比例。此外，若矽晶型太陽光電模組中的矽晶圓、封裝層、與背板的重量比例不符抗靜電塑膠所需的組成比例時，可額外添加結晶矽顆粒、封裝材料、或背板材料至混合物中，以調整抗靜電塑膠中的組成比例。在其他實施例中，可直接混練適當比例的結晶矽顆粒、封裝材料、與背板材料的混合物以形成抗靜電塑膠，而不需回收與粉碎矽晶型太陽光電模組的矽晶圓、封裝層、與背板。
在一些實施例中，結晶矽顆粒的粒徑為0.0001 mm至1 mm。結晶矽顆粒取決於矽晶圓的粉碎程度。若結晶矽顆粒的尺寸過小，則增加粉碎製程的成本而無明顯優點。若結晶矽顆粒的尺寸過大，則該混合物於混練過程的加工效率差。
在一些實施例中，封裝材料包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、熱塑性聚烯烴(TPO)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、或上述之組合。在一些實施例中，背板材料包括聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醯胺(PA)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯三元共聚物(THV)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚乙烯(PE)、或上述之組合。值得注意的是，封裝材料與背板材料不同，因此不會選用乙烯醋酸乙烯酯共聚物同時作為封裝材料與背板材料。舉例來說，若封裝材料選用乙烯醋酸乙烯酯共聚物，則背板材料選用其他可行材料如聚對苯二甲酸乙二酯、含氟聚合物、或上述之組合。若背板材料選用乙烯醋酸乙烯酯共聚物，則封裝材料選用其他可行材料如熱塑性聚烯烴。
在一些實施例中，混練結晶矽顆粒、封裝材料、與背板材料的步驟中，進一步添加1至100重量分的工程塑膠(例如可為10至90重量分、15至75重量分、20至50重量分，但不限於此)、0.1至30重量分的添加劑(例如可為0.1至20重量分、0.1至10重量分、0.1至5重量分、0.1至2重量分，但不限於此)、或上述之組合至混合物，其中工程塑膠與封裝材料不同，且工程塑膠與背板材料不同。工程塑膠可進一步改善抗靜電塑膠的加工性，而添加劑可進一步調整抗靜電塑膠的性質如片電阻。若工程塑膠的比例過低，則與未添加工程塑膠的效果相同。若工程塑膠的比例過高，則劣化抗靜電塑膠的抗靜電效果。若添加劑的比例過低，則與未添加添加劑的效果相同。若添加劑的比例過高，則可能劣化抗靜電塑膠的特性如抗張強度(tensile strength)。
在一些實施例中，工程塑膠包括聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、尼龍(Nylon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲醛(POM)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、熱塑性橡膠彈性體( TPE)、或上述之組合。在一些實施例中，添加劑包括導電添加劑、改質劑、潤滑劑、抗氧化劑、熱穩定劑、強化劑、或上述之組合。舉例來說，導電添加劑包括金屬粉、金屬纖維、導電碳黑、導電碳纖維、石墨烯、奈米碳管、或上述之組合。
在一些實施例中，上述方法更包括將抗靜電塑膠熱壓成板材，且板材的表面電阻為10 6ohm/sq至10 14ohm/sq。若板材的表面電阻過低或過高，則不適於作為抗靜電的物件。
與習知技術相較，本揭露將回收的矽晶型太陽光電模組轉換成價值較高的抗靜電塑膠，且不需額外步驟分離矽顆粒(來自粉碎的矽晶圓)與封裝材料(來自粉碎的封裝層)及背板材料(來自粉碎的背板)而節省分離成本。另一方面，可添加適量的工程塑膠與添加劑以改善抗靜電塑膠的加工性與特性。
為了讓本揭露之上述內容和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，作詳細說明如下： [實施例]
在以下實施例中，板材表面電阻的量測標準為EOS/ESD－S11.11。
實施例1 將一批廢矽晶型太陽光電模組去除玻璃及接線盒後予以粉碎，以得A1材料，其含有25.4重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.01 mm至1 mm)、48.1重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、26.30重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、與0.2重量分的金屬如銀(來自線路)。將A1材料置入混練機後，在250˚C下進行混練3-5分鐘以形成複合物。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(7*10 11ohm/sq至5*10 12ohm/sq)。
實施例2 將另一批廢矽晶型太陽光電模組去除玻璃及接線盒後予以粉碎，以得A2材料，其含有22.68重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.001 mm至0.05 mm)、48.76重量分的封裝材料如EVA (來自封裝層)、28.35重量分的背板材料如PET與含氟塑膠(來自背板層)、與0.2重量分的金屬如銀(來自線路)。將A2材料置入混練機後，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 12ohm/sq至10 13ohm/sq)。
實施例3 將另一批廢矽晶型太陽光電模組去除玻璃及接線盒後予以粉碎，以得A3材料，其含有22.10重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.0001 mm至0.01 mm)、49.6重量分的封裝材料如EVA (來自封裝層)、28重量分的背板材料如PET與含氟塑膠(來自背板層)、與0.3重量分的金屬如銀(來自線路)。將A3材料置入混練機後，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 12ohm/sq至10 13ohm/sq)。
比較例1 將市售的工程塑膠如聚碳酸酯B1 (購自Bayer的Makrolon 2805)熱壓成板材後量測其表面電阻(＞10 14ohm/sq)。
實施例4 取A1材料過篩後，得到沾附少量塑膠的結晶矽顆粒C1 (結晶矽顆粒占98 wt%以上，且結晶矽顆粒的粒徑為0.01 mm至0.1 mm)。取87重量分的A1材料與13重量分的結晶矽顆粒C1混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有35.1重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.01 mm至0.1 mm)、41.85重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、22.88重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、與0.17重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 11ohm/sq至10 12ohm/sq)。
實施例5 取63重量分的A1材料與37重量分的結晶矽顆粒C1混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有53.0重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.01 mm至0.1 mm)、30.30重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、16.57重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、與0.13重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 9ohm/sq至10 10ohm/sq)。
實施例6 取37重量分的A1材料與63重量分的結晶矽顆粒C1混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有72.4重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.01 mm至0.1 mm)、17.80重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、9.73重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、與0.07重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 8ohm/sq至10 9ohm/sq)。
實施例7 取20重量分的A1材料與80重量分的結晶矽顆粒C1混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有85.08重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.01 mm至0.1 mm)、9.62重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、5.26重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、與0.04重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 7ohm/sq至10 8ohm/sq)。
實施例8 取65重量分的A2材料與35重量分的聚碳酸酯B1混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有14.74重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.001 mm至0.05 mm)、31.70重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、18.43重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、35.0重量分的聚碳酸酯、與0.13重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 13ohm/sq至10 14ohm/sq)。
實施例9 取64.8重量分的A2材料、34.9重量分的聚碳酸酯B1、與0.3重量分的導電碳黑C2 (購自degauss 的XE-2b)混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有14.70重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.001 mm至0.05 mm)、31.60重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、18.37重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、34.9重量分的聚碳酸酯、0.30重量分的導電碳黑、與0.13重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 7ohm/sq至10 8ohm/sq)。
實施例10 取64.7重量分的A2材料、34.8重量分的聚碳酸酯B1、與0.5重量分的導電碳黑C2混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有14.67重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.001 mm至0.05 mm)、31.55重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、18.34重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、34.80重量分的聚碳酸酯、0.50重量分的導電碳黑、與0.13重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 6ohm/sq至10 7ohm/sq)。
實施例11 取64.5重量分的A2材料、34.7重量分的聚碳酸酯B1、與0.8重量分的導電碳黑C2混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有14.63重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.001 mm至0.05 mm)、31.45重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、18.29重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、34.70重量分的聚碳酸酯、0.80重量分的導電碳黑、與0.13重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 5ohm/sq至10 6ohm/sq)。
實施例12 取64.2重量分的A2材料、34.6重量分的聚碳酸酯B1、與1.2重量分的導電碳黑C2混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有14.56重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.001 mm至0.05 mm)、31.31重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、18.20重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、34.60重量分的聚碳酸酯、1.20重量分的導電碳黑、與0.13重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 4ohm/sq至10 5ohm/sq)。
實施例13 取98.7重量分的A3材料與1.3重量分的導電碳黑C2混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有21.81重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.0001 mm至0.01 mm)、48.96重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、27.64重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、1.30重量分的導電碳黑、與0.30重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 4ohm/sq至10 6ohm/sq)。
實施例14 取49.35重量分的A3材料、49.35重量分的聚碳酸酯B1、與1.3重量分的導電碳黑C2混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物，其含有10.91重量分的結晶矽顆粒(來自矽晶圓，粒徑為0.0001 mm至0.01 mm)、24.48重量分的封裝材料如乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA，來自封裝層)、13.82重量分的背板材料如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)與含氟塑膠(來自背板層)、49.35重量分的聚碳酸酯、1.30重量分的導電碳黑、與0.15重量分的金屬如銀(來自線路)。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(10 6ohm/sq至10 8ohm/sq)。
比較例2 取98.7重量分的聚碳酸酯B1與1.3重量分的導電碳黑C2混合後置入混練機，在250˚C下進行混練2-3分鐘以形成複合物。將複合物熱壓成板材後量測其表面電阻(＞10 13ohm/sq)。
雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
無。
無。
無。

Claims (19)

  1. 一種抗靜電塑膠的形成方法，包括： 提供一混合物，其包括10重量分的多個結晶矽顆粒、1至30重量分的一封裝材料、與0.5至25重量分的一背板材料；以及 混練該混合物，以形成一抗靜電塑膠； 其中該封裝材料與該背板材料不同。
  2. 如請求項1之抗靜電塑膠的形成方法，其中提供該混合物的步驟包括： 回收一矽晶型太陽光電模組，且該矽晶型太陽光電模組包括一玻璃蓋板、一矽晶圓、一封裝層、與一背板； 自該矽晶型太陽光電模組去除該玻璃蓋板；以及 粉碎該矽晶圓、該封裝層、與該背板，以形成該混合物。
  3. 如請求項1之抗靜電塑膠的形成方法，其中該些結晶矽顆粒的粒徑為0.0001 mm至1 mm。
  4. 如請求項1之抗靜電塑膠的形成方法，其中該封裝材料包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物、熱塑性聚烯烴、聚乙烯醇縮丁醛、或上述之組合。
  5. 如請求項1之抗靜電塑膠的形成方法，其中該背板材料包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醯胺、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯三元共聚物、乙烯三氟氯乙烯共聚物、聚乙烯、或上述之組合。
  6. 如請求項1之抗靜電塑膠的形成方法，其中混練該混合物的步驟中，進一步添加1至100重量分的一工程塑膠、0.1至30重量分的一添加劑、或上述之組合至該混合物，其中該工程塑膠與該封裝材料不同，且該工程塑膠與該背板材料不同。
  7. 如請求項6之抗靜電塑膠的形成方法，其中該工程塑膠包括聚碳酸酯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、尼龍、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、熱塑性橡膠彈性體、或上述之組合。
  8. 如請求項6之抗靜電塑膠的形成方法，其中該添加劑包括導電添加劑、改質劑、潤滑劑、抗氧化劑、熱穩定劑、強化劑、或上述之組合。
  9. 如請求項8之抗靜電塑膠的形成方法，其中該導電添加劑包括金屬粉、金屬纖維、導電碳黑、導電碳纖維、石墨烯、奈米碳管、或上述之組合。
  10. 如請求項8之抗靜電塑膠的形成方法，更包括將該抗靜電塑膠熱壓成一板材，且該板材的表面電阻為10 6ohm/sq至10 14ohm/sq。
  11. 一種抗靜電塑膠，包括： 10重量分的多個結晶矽顆粒； 1至30重量分的一封裝材料；以及 0.5至25重量分的一背板材料； 其中該封裝材料與該背板材料不同。
  12. 如請求項11之抗靜電塑膠，其中該些結晶矽顆粒的粒徑為0.0001 mm至1 mm。
  13. 如請求項11之抗靜電塑膠，其中該封裝材料包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物、熱塑性聚烯烴、聚乙烯醇縮丁醛、或上述之組合。
  14. 如請求項11之抗靜電塑膠，其中該背板材料包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚醯胺、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯三元共聚物、乙烯三氟氯乙烯共聚物、聚乙烯、或上述之組合。
  15. 如請求項11之抗靜電塑膠，更包括1至100重量分的一工程塑膠、0.1至30重量分的一添加劑、或上述之組合，其中該工程塑膠與該封裝材料不同，且該工程塑膠與該背板材料不同。
  16. 如請求項15之抗靜電塑膠，其中該工程塑膠包括聚碳酸酯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、尼龍、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、熱塑性橡膠彈性體、或上述之組合。
  17. 如請求項15之抗靜電塑膠，其中該添加劑包括導電添加劑、改質劑、潤滑劑、抗氧化劑、熱穩定劑、強化劑、或上述之組合。
  18. 如請求項17之抗靜電塑膠，其中該導電添加劑包括金屬粉、金屬纖維、導電碳黑、導電碳纖維、石墨烯、奈米碳管、或上述之組合。
  19. 如請求項11之抗靜電塑膠，其中該抗靜電塑膠的型態為一板材，且該板材的表面電阻為10 6ohm/sq至10 14ohm/sq。
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