(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910922201.X
(22)申请日 2019.09.27
(71)申请人 中国科学院城市环境研究所
地址 361021 福建省厦门市集美大道1799
号
(72)发明人 汪印 许新海 赖登国
(74)专利代理机构 厦门市精诚新创知识产权代
理有限公司 35218
代理人 戚东升
(51)Int.Cl.
B09B 3/00(2006.01)
B09B 5/00(2006.01)
(54)发明名称一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法(57)摘要本发明公开一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，属于固体废弃物资源化技术领域，包括以下步骤：机械预拆解去除铝边框和接线盒，得到去铝边框和接线盒的光伏基板；将固定的光伏基板置入密闭容器中，在高温条件下， 其中汽化的有机溶剂对光伏基板中的EVA进行蒸汽式受限溶胀，得到EVA呈疏松分散状的疏散基板，背板可完全剥离或部分剥离；将疏散基板置入热解反应器中，在高温条件下，对剩余EVA 和背板进行彻底热分解，实现钢化玻璃和晶硅片的完全分离及晶硅片的完整性回收。本发明所述方法操作时间短，所需化学药剂少，可完整剥离出光伏组件中晶硅片，有利于晶硅片的后续处理和利用，
提高了废弃光伏的回收价值和经济性。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 110624936 A 2019.12.31
C N 110624936
A
1.一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于实施步骤如下：
1)机械预拆解
通过机械拆解去除铝边框和接线盒，得到去铝边框和接线盒的光伏基板；
2)混合溶剂热处理
利用夹具夹紧所述的光伏基板，通过施加物理压力限制溶剂热处理过程中EVA的溶胀行为；将夹好固定的光伏基板置入密闭容器中，加入少量有机溶剂和压力助剂，并加热升温汽化有机溶剂和压力助剂，对EVA进行蒸汽式受限溶胀；蒸汽式受限溶胀结束，待有机溶剂及压力助剂冷凝后取出光伏基板，所得光伏基板中EVA呈疏松分散状，背板可完全剥离或部分剥离，有机溶剂冷凝后可重复使用；
3)高温分解热处理
将所述的疏散基板置于热解反应器内，通过高温热解分解剩余的EVA和背板，进而实现钢化玻璃和晶硅片的完全分离以及晶硅片的完整性回收，热分解过程产生的热解油和可燃气可作为燃料用于热解反应器供热。
2.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤2)中所述夹具包括两固定板和连接固定板的夹子，固定板为玻璃板或钢板，利用夹子夹紧或固定。
3.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤2)中所述有机溶剂为苯、甲苯、邻二氯苯、三氯乙烯的一种或两种及以上的组合，添加量为密闭容器体积的1％～5％，加热汽化的有机溶剂用作EVA溶剂。
4.根据权利要求1至3之一所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤2)中
所述压力助剂为水或醇类有机溶剂，添加量为密闭容器体积的2％～10％，压力助剂蒸汽用以增加密闭容器内压力。
5.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤2)中所述加热温度为100～200℃，有机溶剂完全汽化，压力助剂完全或部分汽化，形成高温高压蒸汽体系。
6.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤2)中所述蒸汽式受限溶胀处理所需时间为1～4小时。
7.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤3中所述热分解过程所需加热温度为400～600℃。
8.根据权利要求7所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤3)中所述热分解过程所需时间为0.5～2小时。
9.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，步骤3)热解反应器内的热分解气氛为空气气氛或者无氧惰性气体气氛。
10.根据权利要求1所述的实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其特征在于，
步骤2)中优选有机溶剂为甲苯或三氯乙烯，添加量为2％-3％；优选压力溶剂为水或乙醇，添加量为3％-6％；蒸汽式受限溶胀优选处理时间为2～3小时；
步骤3)中热分解过程优选加热温度为450～500℃，处理时间为为0.5～1小时。
权 利 要 求 书1/1页CN 110624936 A
一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法
技术领域
[0001]本发明公开一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，涉及固体废弃物资源化利用领域，尤其是涉及废弃晶体硅光伏组件的资源化利用方法。
背景技术
[0002]太阳能作为一种安全、稳定、连续的清洁可再生能源，近来备受关注。太阳能光伏组件是光电转化系统的核心部分，随着生产技术的成熟和成本的降低，光伏装机容量呈现井喷式增长，我国2018年底光伏并网装机容量已累计超过1.7亿千瓦，其中晶体硅光伏组件市场占有率高达90％以上。然而，光伏组件普遍使用寿命在20～25年之间，因此巨大的装机容量必然带来未来巨大的光伏废弃物产量。如何高效资源化处置废弃光伏组件则成为光伏系统建设的最后一环。
[0003]现有一种晶体硅光伏组件，如图1所示，主要由铝边框1′、钢化玻璃2′、晶硅片3′、接线盒4′、EVA 5′和背板6′组成，图1中，钢化玻璃是透明的，EVA具有一定的透光性，如何实现组件拆解分离是实现其资源化处置的关键。目前组件拆解方法主要包括无机酸溶解法、有机溶剂溶解法和热处理法三大类。无机酸溶解法主要依靠浓强酸腐蚀，有机溶剂溶解法则依靠有机溶剂溶胀，二者都需要使用大量高浓度化学药剂，且操作时间长，尤其是有机溶剂溶解法溶胀期长达7～10天；另外剧烈腐蚀或溶胀均导致硅片碎裂，降低其回收价值。较之化学处理法，热处理法可在几个小时内彻底分解EVA，可实现厚度400μm及以上硅片的完整性剥离，但随着硅片趋薄发展，目前市场上硅片厚度一般在200μm左右，简单的热处理已难以实现晶硅片完整性剥离回收。
[0004]中国文献CN109092842A报废光伏组件拆解方法，包括以下步骤：1)拆解铝边框；2)拆解接线盒；3)去氟膜；4)去背板；5)分离EVA胶层和背板，分离硅片层、焊带和玻璃；6)物料单独分离，本方案是通过喷喷出流质的压力和角度分离出EVA胶层、背板、硅片层、焊带和玻璃，硅片层容易受到损坏而不完整。
[0005]因此，建立一种可实现硅片高完整性剥离的废弃光伏组件拆解方法，对光伏废弃物资源化处置意义重大，满足环境效益和经济效益，符合国家发展需求。
发明内容
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，可实现铝边框、钢化玻璃、晶硅片、接线盒和塑料部分(EVA和背板)的完全分离，并保证晶硅片的完整性回收。
[0007]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，其实施步骤如下：
[0009]1)机械预拆解
[0010]通过机械拆解去除铝边框和接线盒，得到去铝边框和接线盒的光伏基板；[0011]2)混合溶剂热处理
[0012]利用夹具夹紧所述的光伏基板，通过施加物理压力限制溶剂热处理过程中EVA的溶胀行为；将夹好固定的光伏基板置入密闭容器中，加入少量有机溶剂和压力助剂，并加热升温汽化有机溶剂和压力助剂，对EVA进行蒸汽式受限溶胀；蒸汽式受限溶胀结束，待有机溶剂及压力助剂冷凝后取出光伏基板，所得光伏基板中EVA呈疏松分散状，背板可完全剥离或部分剥离，有机溶剂冷凝后可重复使用；
[0013]3)高温分解热处理
[0014]将所述的疏散基板置于热解反应器内，通过高温热解分解剩余的EVA和背板，进而实现钢化玻璃
和晶硅片的完全分离以及晶硅片的完整性回收，热分解过程产生的热解油和可燃气可作为燃料用于热解反应器供热。
[0015]进一步，步骤2)中所述夹具包括两固定板和连接固定板的夹子，固定板为玻璃板或钢板，利用夹子夹紧或固定。
[0016]进一步，步骤2)中所述有机溶剂为苯、甲苯、邻二氯苯、三氯乙烯的一种或两种及以上的组合，添加量为密闭容器体积的1％～5％；优选地，有机溶剂为甲苯或三氯乙烯，添加量为2％～3％。
[0017]进一步，步骤2)中所述压力助剂为水或醇类有机溶剂，添加量为密闭容器体积的2％～10％，压力助剂蒸汽用以增加密闭容器内压力；优选地，压力溶剂为水或乙醇，添加量为3％～6％。
[0018]进一步，步骤2)中所述加热温度为100～200℃(根据所选溶剂沸点灵活调整)，有机溶剂完全汽化，压力助剂完全或部分汽化，形成高温高压蒸汽体系。
[0019]进一步，步骤2)中所述蒸汽式受限溶胀处理所需时间为1～4小时；优选地，溶胀处理时间为2～3小时。
[0020]进一步，步骤3)中所述热分解过程所需加热温度为400～600℃；优选地，加热温度为450～500℃。
[0021]进一步，步骤3)中所述热分解过程所需时间为0.5～2小时；优选地，加热时间为0.5～1小时。
[0022]进一步，步骤3)热解反应器内的热分解气氛为空气气氛或者无氧惰性气体气氛。[0023]本发明中废弃光伏组件是废弃晶体硅光伏组件，可以是多晶硅和单晶硅光伏组件，本发明所述方法操作时间短，所需化学药剂少，可完整剥离出光伏组件中晶硅片，有利于晶硅片的后续处理和利用，提高了废弃光伏的回收价值和经济性。本发明方案相比于现有拆解技术的有益效果是：
[0024] a.本发明采用的混合溶剂热处理，较之传统有机溶剂溶解法，所需化学药剂量大大减少，且可多次重复使用，二次污染小；
[0025] b.本发明采用的混合溶剂热处理，在高温高压下对EVA进行蒸汽式溶胀，较之传统有机溶剂溶解法，所需时间大大减少，实际可操作性强；
[0026] c.本发明通过混合溶剂热处理，预先完全去除或者部分去除背板，可避免或者减少高温分解热处理过程含氟有害气体的产生；
[0027] d.本发明通过混合溶剂热处理，通过施加物理压力限制溶剂热处理过程中EVA的溶胀行为，可在保持硅片完整性同时，使光伏基板上EVA呈疏松分散状，为高温分解热处理过程产生的气体提供通路，避免热解气积累导致硅片碎裂，彻底分解后，可实现硅片完整性
剥离，有利于晶硅片的后续处理和利用，提高了废弃光伏的回收价值和经济性。
附图说明
[0028]图1是一晶体硅光伏组件结构示意图。
[0029]图2是本发明实施例工艺流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0031]实施例：请参阅图2，一种实现硅片完整性回收的废弃光伏组件拆解方法，实施步骤如下：
[0032]1)机械预拆解
[0033]通过机械拆解去除铝边框和接线盒，得到去铝边框和接线盒的光伏基板；[0034]2)混合溶剂热处理
[0035]利用夹具夹紧所述的光伏基板，通过施加物理压力限制溶剂热处理过程中EVA的溶胀行为，可避免溶胀过程中EVA和背板变形对晶硅片的损坏；将夹好固定的光伏基板置入密闭容器中，加入少量有机溶剂和压力助剂，并加热升温汽化有机溶剂和压力助剂，汽化有机溶剂用作EVA溶剂，汽化压力助剂用
作增加密闭容器内压力，对EVA进行蒸汽式受限溶胀，容器内形成的高温高压体系可提高EVA溶胀效率；蒸汽式受限溶胀结束，待有机溶剂及压力助剂冷凝后取出光伏基板，所得光伏基板中EVA呈疏松分散状(疏散基板)，背板可完全剥离或部分剥离，有机溶剂冷凝后可重复使用；
[0036]3)高温分解热处理
[0037]将所述的疏散基板置于热解反应器或热解炉内，通过高温热解分解剩余的EVA和背板，进而实现钢化玻璃和晶硅片的完全分离以及晶硅片的完整性回收，热分解过程产生的热解油和可燃气可作为燃料用于热解反应器供热。
[0038]本发明中步骤2)中采用的夹具包括两固定板和连接固定板的夹子，固定板为玻璃板或钢板，利用夹子夹紧或固定。步骤2)中有机溶剂可以为苯、甲苯、邻二氯苯、三氯乙烯及其它EVA良好溶剂中的一种或两种及以上的组合，添加量为密闭容器体积的1％～5％；优选地，有机溶剂为甲苯或三氯乙烯，添加量为2％～3％。步骤2)中压力助剂可以为水或醇类等无毒有机溶剂类，且可为水和有机溶剂的组合或者两种及以上有机溶剂的组合，添加量为密闭容器体积的2％～10％，压力助剂蒸汽用以增加密闭容器内压力；优选地，压力溶剂为水或乙醇，添加量为3％～6％。步骤2)中加热温度为100～200℃(根据所选溶剂沸点灵活调整)，有机溶剂完全汽化，压力助剂完全或部分汽化，形成高温高压蒸汽体系。步骤2)中蒸汽式受限溶胀处理所需时间为1～4小时；优选地，溶胀处理时间为2～3小时。步骤3)中热分解过程
所需加热温度为400～600℃；优选地，加热温度为450～500℃。步骤3)中热分解过程所需时间为0.5～2小时；优选地，加热时间为0.5～1小时。步骤3)热分解气氛可为空气气氛或者无氧惰性气体气氛。本发明实施回收的硅片形状完整，有利于晶硅片的后续处理和利用。[0039]本发明采用的混合溶剂热处理，较之传统有机溶剂溶解法，所需化学药剂量大大减少，且可多次重复使用，二次污染小；本发明采用的混合溶剂热处理，在高温高压下对EVA 进行蒸汽式溶胀，较之传统有机溶剂溶解法，所需时间大大减少，实际可操作性强；本发明
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