WO2025200412A1 - 一种光伏碎片筛分系统和光伏组件玻璃板和硅片的分离方法 - Google Patents

一种光伏碎片筛分系统和光伏组件玻璃板和硅片的分离方法

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李乐田
吴国勋
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Suzhou Tpri Ener & Enviro Tech Co Ltd
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    • B07B1/46—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens
    • B07B1/4609—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens constructional details of screening surfaces or meshes

Definitions

  • Photovoltaic power generation is a key area of new energy development.
  • the production of discarded photovoltaic modules has surged.
  • Developing efficient disassembly and recycling technologies to completely separate the photovoltaic module's cells, glass, backsheet, and solder ribbons, as well as recover the crystalline silicon and various metal elements, has become a hot topic of research.
  • the first step in recycling is the initial separation of the photovoltaic panel.
  • the solder ribbon, electrodes, and crystalline silicon can be considered as a single unit. However, this unit is sandwiched between the tempered glass through the encapsulation layer, making separation difficult.
  • FIG1 is a schematic diagram of a photovoltaic debris screening system in use according to an embodiment of the present application.
  • the terms “one embodiment”, “some embodiments”, “examples”, “specific examples”, or “some examples” mean that the specific features, structures, materials or characteristics described in conjunction with the embodiment or example are included in at least one embodiment or example of the present application.
  • the schematic expressions of the above terms do not necessarily refer to the same embodiment or example.
  • the specific features, structures, materials or characteristics described can be combined in any one or more embodiments or examples in an appropriate manner.
  • those skilled in the art may combine and combine different embodiments or examples and features of different embodiments or examples described in this specification without mutual contradiction.

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Abstract

本申请公开了一种光伏碎片筛分系统以及一种光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，光伏碎片筛分系统包括筛网、振动件、物料接盘和控制机构，所述筛网用以筛分光伏碎片，所述振动件用以驱动所述筛网振动，所述物料接盘用以承接筛分后的所述光伏碎片，所述控制机构包括称重装置和振动控制装置，所述振动控制装置与所述振动件相连以控制所述振动件振动，所述称重装置与所述振动控制装置电连接以将所述筛网上的硅片料的重量信息发送至所述振动控制装置，所述振动控制装置根据硅片料的重量信息控制所述振动件振动。本申请提供的光伏碎片筛分系统具备筛分效率高、材料分离彻底、材料回收率高的优点。

Description

一种光伏碎片筛分系统和光伏组件玻璃板和硅片的分离方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2024年3月25日提交中国专利局、申请号为202410345149.7、发明名称为“一种光伏碎片筛分系统和光伏组件玻璃板和硅片的分离方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及光伏回收技术领域，尤其涉及一种光伏碎片筛分系统以及一种光伏组件玻璃板和硅片的分离方法。
背景技术
光伏发电是新能源发展的重要方向，但随着光伏发电产业迅猛发展，废弃光伏组件产量激增，开发高效的拆解技术和资源化回收技术，实现光伏组件电池片、玻璃、背板、焊带等的完全分离，以及晶硅和各种金属元素的回收，成为了研究的热点。回收的第一步是将光伏板初步分离。光伏板的结构中焊带、电极、晶硅可以作为一个整体，这个整体通过封装层，夹在钢化玻璃中间，分离具有一定的困难。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：光伏回收中玻璃和晶硅难以分离。
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本 申请的实施例提出一种光伏碎片筛分系统，该光伏碎片筛分系统具有筛分效率高、材料分离彻底、材料回收率高的优点。
根据本申请实施例的光伏碎片筛分系统，光伏碎片筛分系统包括筛网、振动件、物料接盘和控制机构，所述筛网用以筛分光伏碎片，所述振动件用以驱动所述筛网振动，所述物料接盘用以承接筛分后的所述光伏碎片，所述控制机构包括称重装置和振动控制装置，所述振动控制装置与所述振动件相连以控制所述振动件振动，所述称重装置与所述振动控制装置电连接以将所述筛网上的硅片料的重量信息发送至所述振动控制装置，所述振动控制装置根据硅片料的重量信息控制所述振动件振动。
根据本申请实施例的光伏碎片筛分系统具有筛分效率高、材料分离彻底、材料回收率高的优点。
在一些实施例中，所述振动控制装置包括数据处理器，所述称重装置在预设时间周期内记录所述物料接盘的重量，所述数据处理器根据时间和重量数据得到硅片料的掉落速度，所述振动控制装置根据所述硅片料的掉落速度控制所述振动件振动。
在一些实施例中，所述筛网为单一方向筛网。
在一些实施例中，所述筛网的间距大小根据光伏碎片的等效直径和厚度调节以完成玻璃与硅片的分离。
在一些实施例中，所述筛网的间距大小为0.2mm～1mm。
根据本申请实施例的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，光伏组件玻璃板和硅片的分离方法包括以下步骤：
在预设温度范围内焙烧光伏板；
收集焙烧后的材料碎片；
开启筛分系统将所述材料碎片进行筛分处理，所述筛分系统根据所述硅片的掉落速度得出筛分效率最大的振动方式；
所述振动件维持筛分效率最大的振动方式至筛分完成。
在一些实施例中，将焙烧后的材料碎片中大尺寸破片和长条焊带拣除后，焙烧后的材料碎片中的玻璃破碎为等效直径3～8mm的碎块，硅片破裂成为厚度为0～0.2mm的不规则薄片。
在一些实施例中，将目标时间周期硅片的重量值与相邻时间周期的硅片的重量相减得到重量值的差值，所述硅片的掉落速度为所述重量值的差值与时间周期的比值。
在一些实施例中，在若干个时间周期内筛网维持相同的振动方式，遍历所有振动方式得到所述硅片的掉落速度最大的振动方式，从而得到最高的筛分效率的筛分方式。
在一些实施例中，所述筛网上的玻璃，在达到目标重量后，向外排料至玻璃接盘。
本申请的方法及相应的设备原理可靠，执行流程简便，对钢化玻璃、封装层、硅片层的分离彻底，是光伏板回收流程中的一项有效措施。本申请的方法利用高温焙烧分解硅片和玻璃之间的封装层，使得玻璃与硅片完全分离，便于进行筛分，将混合在一起的碎片分离能够对两种材料进一步回收利用，提高材料回收率。
附图说明
图1是根据本申请实施例中光伏碎片筛分系统的使用状态示意图。
图2是根据本申请实施例中光伏碎片筛分系统的筛网的结构示意图。
附图标记：1、玻璃；2、硅片；3、物料接盘；4、筛网。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
根据本申请实施例的光伏碎片筛分系统，如图1和图2所示，光伏碎片筛分系统包括筛网4、振动件、物料接盘3和控制机构，筛网4用以筛分光伏碎片，振动件用以驱动筛网4振动，物料接盘3用以承接筛分后的光伏碎片，控制机构包括称重装置和振动控制装置，振动控制装置与振动件相连以控制振动件振动，称重装置与振动控制装置电连接以将筛网4上的硅片2物料的重量信息发送至振动控制装置，振动控制装置根据硅片2物料的重量信息控制振动件振动。筛分系统通过控制机构控制振动件的振动速度和振动方向，振动件带动筛网4振动使得筛网4上的光伏碎片中的玻璃1停留在筛网4上方，而硅片2经过筛网4的缝隙落在物料接盘3上，控制机构通过称重装置检测物料接盘3上的硅片2物料的重量信息判断筛网4的筛分效果，根据筛分效果调节振动件的振动速度和振动方向，能够使得筛分系统具有最优的筛分效率和筛分效果。
根据本申请实施例的光伏碎片筛分系统具有筛分效率高、材料分离彻底、材料回收率高的优点和技术效果。
在一些实施例中，振动控制装置包括数据处理器，称重装置在预设时间周期内记录物料接盘3的重量，数据处理器根据时间和重量数据得到硅片物料的掉落速度，振动控制装置根据硅片物料的掉落速度控制振动件振动。
具体地，数据处理器可以是电脑或其他数据处理装置，称重装置对物料接盘3进行称重，数据处理器收集重量数据并对数据进行处理，振动控制装置根据数据处理器的结果控制振动件振动。一个时间周期可以为一秒或者更短的时 间如0.1秒等时间间隔，在一个时间周期记录一次物料接盘3上硅片2的重量。硅片2物料的掉落速度为后一时间周期的重量值与前一时间周期的重量值的差值对时间周期的比值，切换振动方式后经过比较硅片2物料的掉落速度得到振动方式中效果最佳的振动方式，以提高筛分效率。
在一些实施例中，筛网4为单一方向筛网4。
具体地，传统筛网4由经纬线交汇而成，单一方向筛网4能够方便硅片2落下，保证筛分效率。由此，筛网4的振动方向可以是从平行于筛网4自身编织方向到垂直于筛网4自身编织方向的一个范围，振动方向还可以是顺时针或逆时针动态旋转的，从而起到将硅片2筛下的作用。
在一些实施例中，筛网4的间距大小根据光伏碎片的等效直径和厚度调节以完成玻璃1与硅片2的分离。
具体地，筛网4的间距大小应小于光伏碎片中玻璃1的等效直径并大于硅片2的厚度以便于分离玻璃1和硅片2，间距增大后筛分效率加快但会降低筛分质量，间距减小后筛分效率降低但会提高筛分质量避免玻璃1落下。筛网4的间距可以取筛分效率和筛分质量之间权衡的最适宜的大小。筛网4的间距大小在0.2mm～1mm时筛分效果最适宜。
根据本申请实施例的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，光伏组件玻璃板和硅片的分离方法包括以下步骤：
在预设温度范围内焙烧光伏板；预设温度范围为450℃～700℃，在此温度范围内对去除外边框的光伏板进行焙烧。高温使硅片2和玻璃1之间的封装层完全分解，使得钢化玻璃1和硅片2分离，且不再有封装层的残留。
收集焙烧后的材料碎片；经过高温焙烧后的光伏板会因为应力碎裂，玻璃1碎裂成碎块，硅片2包括晶硅和附带的电极层、抗反射层等破裂成不规则薄 片。
开启筛分系统将材料碎片进行筛分处理，筛分系统根据硅片2的掉落速度得出筛分效率最大的振动方式；
振动件维持筛分效率最大的振动方式至筛分完成。筛分系统在筛分效率最大的振动方式下振动筛分硅片2和玻璃1，保证了玻璃1和硅片2的分离。
在一些实施例中，将焙烧后的材料碎片中大尺寸破片和长条焊带拣除后，焙烧后的材料碎片中的玻璃1破碎为等效直径3～8mm的碎块，硅片2破裂成为厚度为0～0.2mm的不规则薄片。
具体地，将玻璃1和硅片2统一加工破碎成目标规格的小碎片方便后续筛分处理，提高了筛分效率。玻璃和硅片破碎后的状态受焙烧温度、玻璃种类等因素影响，可以根据期望碎片大小和原材料种类调节焙烧温度和焙烧时间。预先拣除碎片中的大尺寸破片和焊带能够减少加工步骤，缩短破碎时间。
可选的，增加多个尺寸规格的筛网对焙烧后碎片进行多次预先筛分，得到目标粒径范围的碎片。对未通过的大尺寸碎片进行再破碎处理，再破碎可以采用机械破碎或人工破碎。
在一些实施例中，将目标时间周期硅片2的重量值与相邻时间周期的硅片2的重量相减得到重量值的差值，硅片2的掉落速度为重量值的差值与时间周期的比值。
具体地，将获取的重量数据对时间进行积分可以得到一条曲线，曲线的斜率就是硅片料的掉落速度，计算硅片2的掉落速度选择的时间周期的数量可以是任意个时间周期的总长度。
在一些实施例中，在若干个时间周期内筛网4维持相同的振动方式，遍历所有振动方式得到硅片2的掉落速度最大的振动方式，从而得到最高的筛分效 率的筛分方式。
具体地，计算硅片2的掉落速度选择的时间周期的数量可以是任意个时间周期的总长度，可以计算1个时间周期或者10个时间周期等，若干个时间周期为一组，一组内的振动方式保持一致，便于对筛分效果进行检验。不同组采用不同的振动方式振动。
在一些实施例中，筛网4上的玻璃1，在达到目标重量后，向外排料至玻璃接盘。
具体地，留在筛网4上的玻璃1达到目标重量后进行清理避免堆积物料过重损坏筛网4，筛网4上的玻璃1向外排料至玻璃接盘，玻璃接盘承接玻璃1碎片。目标重量应当小于筛网4的承载上限。
根据本申请实施例的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法的技术优势与上述光伏碎片筛分系统的技术优势相同，此处不再赘述。
实施例1
对于A项目的废旧光伏组件进行回收利用，首先完成废旧光伏组件边框和接线盒等的拆除工作，然后对拆解后的光伏板进行焙烧。
光伏组件在550℃下焙烧后，进入筛分流程。
筛网4采用不锈钢丝网，丝网间距0.7mm。
系统自动测试平行于筛网4、垂直于筛网4两种振动方向下硅片2的掉落速度，每种振动方向连续振动30秒，称重装置采用精度为0.01g的电子天平，每1秒记录一次物料接盘3上硅片2的重量。
结果显示垂直于筛网4方向的振动方式下的硅片2掉落速度更大。
完成数据记录后，系统选择垂直于筛网4方向的振动方式，连续筛分6分钟后，充分分离硅片2和玻璃1。
实施例2
对于B项目的废旧光伏组件进行回收利用，首先完成废旧光伏组件边框和接线盒等的拆除工作，然后对拆解后的光伏板进行焙烧。
光伏组件在650℃下焙烧后，进入筛分流程。
筛网4采用不锈钢丝网，丝网间距0.4mm。
系统自动测试平行于筛网4、垂直于筛网4两种振动方向下硅片2的掉落速度，每种振动方向连续振动10秒，称重装置采用精度为0.01g的电子天平，每0.5秒记录一次物料接盘3上硅片2的重量。
结果显示与筛网4呈45°角方向的振动方式下的硅片2掉落速度更大。
完成数据记录后，系统选择与筛网4呈45°角方向的振动方式，连续筛分10分钟后，充分分离硅片2和玻璃1。
对比例
对于B项目的废旧光伏组件进行回收利用，首先完成废旧光伏组件边框和接线盒等的拆除工作，然后对拆解后的光伏板进行焙烧。
光伏组件在650℃下焙烧后，进入筛分流程。
筛网4采用不锈钢丝网，丝网间距0.4mm。
关闭系统，不自动选择振动方式，维持与筛网4垂直的振动方式持续振动。
连续筛分30分钟后，硅片2和玻璃1仍没有完成彻底的分离。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此 外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本申请的保护范围内。

Claims (10)

  1. 一种光伏碎片筛分系统，其特征在于，包括
    筛网，所述筛网用以筛分光伏碎片；
    振动件，所述振动件用以驱动所述筛网振动；
    物料接盘，所述物料接盘用以承接筛分后的所述光伏碎片；
    控制机构，所述控制机构包括称重装置和振动控制装置，所述振动控制装置与所述振动件相连以控制所述振动件振动，所述称重装置与所述振动控制装置电连接以将所述筛网上的硅片料的重量信息发送至所述振动控制装置，所述振动控制装置根据硅片料的重量信息控制所述振动件振动。
  2. 根据权利要求1所述的光伏碎片筛分系统，其特征在于，所述振动控制装置包括数据处理器，所述称重装置在预设时间周期内记录所述物料接盘的重量，所述数据处理器根据时间和重量数据得到所述硅片料的掉落速度，所述振动控制装置根据所述硅片料的掉落速度控制所述振动件振动。
  3. 根据权利要求1所述的光伏碎片筛分系统，其特征在于，所述筛网为单一方向筛网。
  4. 根据权利要求3所述的光伏碎片筛分系统，其特征在于，所述筛网的间距大小根据所述光伏碎片的等效直径和厚度调节以完成玻璃与硅片的分离。
  5. 根据权利要求4所述的光伏碎片筛分系统，其特征在于，所述筛网的间距大小为0.2mm～1mm。
  6. 一种光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
    在预设温度范围内焙烧光伏板；
    收集焙烧后的材料碎片；
    开启筛分系统将所述材料碎片进行筛分处理，所述筛分系统为权利要求1 至5中任一项所述的光伏碎片筛分系统，所述筛分系统根据所述硅片的掉落速度得出筛分效率最大的振动方式；
    所述振动件维持筛分效率最大的振动方式至筛分完成。
  7. 根据权利要求6所述的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，其特征在于，将焙烧后的材料碎片中大尺寸破片和长条焊带拣除后，焙烧后的材料碎片中的玻璃破碎为等效直径3～8mm的碎块，硅片破裂成为厚度为0～0.2mm的不规则薄片。
  8. 根据权利要求6所述的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，其特征在于，将目标时间周期硅片的重量值与相邻时间周期的硅片的重量相减得到重量值的差值，所述硅片的掉落速度为所述重量值的差值与时间周期的比值。
  9. 根据权利要求6所述的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，其特征在于，在若干个时间周期内筛网维持相同的振动方式，遍历所有振动方式得到所述硅片的掉落速度最大的振动方式，从而得到最高的筛分效率的筛分方式。
  10. 根据权利要求6所述的光伏组件玻璃板和硅片的分离方法，其特征在于，所述筛网上的玻璃，在达到目标重量后，向外排料至玻璃接盘。
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