[發明專利]拆解太陽電池組件的設備和方法

有效

• 申請號: 202010913137.1
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111804716B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 董國義;吳翠姑;劉瑩;張華程;趙亞軍;賴偉東
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B3/30;B09B5/00;B09B101/15
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 蘇艷肅

本發明提供了一種拆解太陽電池組件的設備和方法，拆解太陽電池組件的設備包括有低溫處理裝置，收集輸送裝置，碾搓裝置和分離裝置。本發明在常壓下通過低溫處理裝置制造的低溫環境,利用背板、下鋪EVA膜和鋁背場涂層之間不同熱脹冷縮及不同的相態轉變點等物理特性,來實現非破壞性的高效率無殘膠地拆解，得到太陽電池組件完整背板、完整下鋪EVA膜及其上鋁背場涂層。通過碾搓裝置將電池片和上蓋EVA膜從玻璃表面擊碎并拆解下來，得到低殘膠率的完整玻璃、硅片顆粒、金屬焊帶、金屬匯流帶和上蓋EVA粉末，并經由分離裝置將不同材質進行分離分選，實現了對廢棄太陽電池組件的環保拆解和分類回收。

技術領域

本發明涉及太陽電池回收領域，具體地說是一種拆解太陽電池組件的設備和方法。

背景技術

光伏發電市場迅猛發展，這就要求對壽命期后光伏組件，尤其是占據世界市場份額達80%以上的晶硅電池組件及其組分（玻璃、硅、銅、鋁、銀、塑料等）進行無害化處理、乃至回收利用，可緩解光伏器件原材料短缺問題，并降低資源浪費與生態環境污染。

國際上，歐洲和日本能源行業對光伏組件回收與無害化處理技術及管理體系開展了深入研究，并已將其納入法規政策。2012年，歐盟會議正式更改“廢棄電氣和電子設備”規章，將光伏組件列為廢棄電子設備，必須進行收集和回收利用。

當前的研究熱點之一是酸解或有機溶劑溶解法。比利時BP solar公司提出酸解技術，即將無背板電池片組成的組件浸泡在60℃硝酸中；熱酸反應將電池片和玻璃中間的EVA交聯塑料溶解，而電池片上銀柵線和鋁漿等成分也同時浸出，從而得到完整硅片和玻璃。日本東京大學Doi等采用有機化學方法，篩選發現采用三氯乙烯作為溶劑，在80℃下可有效溶解EVA膜。此法必須對組件加壓，需要7天以上的時間。韓國Kim等通過有機溶劑輔助超聲方法來提高溶解速率，研究了不同溶劑濃度、溫度、超聲波功率和超聲輻射時間等條件對溶解反應的影響。發現在450W超聲波功率，溫度為70℃下，EVA膜在3mol/L甲苯中1h即可完全溶解。無機酸或有機溶劑溶解法可得到完整硅片和玻璃，但也出現耗酸量大、產生大量有毒氣體、有機廢液等二次廢棄物處理的問題。

熱解法也被應用于晶硅組件回收研究中。瑞士能源公司利用高溫流化床法，在450℃的氮氣氛中45min可將EVA膜及背板去除，進而回收玻璃和電池片。該法原理是利用細沙在高溫流化床內隨高溫N₂氣體流動，細沙處于滾燙流動狀態，具有液體性質，通過機械力作用使流化床內EVA和背板氣化，且廢氣以二次燃燒法作為反應器熱源可得到處理及再利用。德國Deutsche Solar AG公司的固定容器熱處理技術，以600℃馬弗爐或焚燒爐將塑料類組分（EVA、背板等）全部熱處理掉，后續再分離電池片、玻璃和合金邊框等。熱解法分離電池各組分，其效率較高，但高能耗、并且顯著的熱解廢氣和后續刻蝕恢復完整硅片的廢液污染等問題不可忽視。

研究表明，熱解超過500℃所得油相產物主要為碳原子個數在1-30之間的烯烴、烷烴的長鏈和直鏈異構體；氣相產物為短鏈烯烴、烷烴等。油相和氣相產物大部分具有污染性。另外，日本學者Katsuya等發現熱解過程中EVA受熱膨脹導致薄電池片易受力破碎；PVCycle也指出，當電池厚度小于200微米時，熱處理技術已無法得到完整硅片。有機溶解與熱處理聯用法也有報道（韓國忠南國立大學Kim等），但工藝過于復雜。

現有技術采用熱解法或溶劑法除去EVA膠膜和背板，再分離電池片和玻璃，但存在廢氣、廢液污染問題，且溶劑法處理時間為幾個小時至幾天。

發明內容

本發明的目的之一就是提供一種拆解太陽電池組件的設備，以解決現有技術中難以獲得完整玻璃、背板、下鋪EVA膜和鋁背場涂層，以及玻璃表面殘膠率高的問題。

本發明的目的之二就是提供一種拆解太陽電池組件的方法，以解決現有技術中拆解太陽電池組件容易產生廢水廢氣的問題。

本發明的目的之一是這樣實現的：一種拆解太陽電池組件的設備，包括有低溫處理裝置、收集輸送裝置、碾搓裝置和分離裝置；