本发明涉及一种膜层回收装置及方法。具体而言，本发明涉及一种用于薄膜太阳能基板电池材料的回收装置和回收方法。
背景技术
薄膜太阳能电池，例如铜铟镓硒(cigs)薄膜太阳能电池、碲化镉(cdte)薄膜太阳能电池、砷化镓(gaas)薄膜太阳能电池，非晶硅电池，染料敏化电池等)一般是在衬底材料上(如：钠钙玻璃，不锈钢，聚酰亚胺pi等)，通过物理或化学方法，镀多层膜形成膜层，形成基板电池，再通过封装技术，形成可发电的薄膜太阳能电池组件。
在薄膜太阳能电池生产过程中，因为生产工序较多，可能会因为各种不确定因素，造成基板电池的镀膜不良，导致制作过程失败，效率降低或无法满足技术要求，形成报废或低功率的不良基板电池。此外，正常产品经过长期使用达到使用寿命后也会逐渐产生效率降低等问题，成为自然折损的基板电池。
目前的技术中，对于低功率基板电池，一般会将其切割成指定小尺寸，用于草坪灯等其他对功率要求不高的领域中，但应用领域范围较窄，且与常规尺寸的电池组件相比，浪费掉的材料较多，导致经济效益不佳。此外，报废和自然折损的基板电池一般直接被作为废玻璃并当做垃圾直接处理掉，但因其基板电池中含有多重镀膜的失效膜层，一方面，失效膜层中可能会含有各种严重污染环境的金属元素，若不进行处理和回收，在一定程度上会给环境带来了不可修复的污染和破坏，而且镀膜的失效膜层中含有的高价值元素也会被浪费掉。另一方面，可消除电池基板表面的膜层中的失效膜层，以回收电池基板及其上的有效膜层，如果进行专业的环保处理则会给企业带来高额的生产成本，降低利润率。
上述两种情形，对于给电池生产厂家来说，都会影响其经济效益，并且可能造成严重的环境污染。因此，基板电池的衬底材料以及镀膜膜层中高价值元素的处理和回收已经成为目前以及未来急待的解决问题。
技术实现要素：
本发明提供一种简单高效的回收装置和回收方法，以用于薄膜太阳能电池，特别是生产过程中的不良和报废电池，以及流通后的自然折损电池中镀膜膜层材料的回收。
本发明的一个目的是提供一种薄膜太阳能基板电池材料的回收装置，包括加工平台、加工装置、第一驱动装置和第二驱动装置，其中，加工平台于承载待加工的电池基板，加工平台包括位于中间并形成凹部的腔室部和位于腔室部两侧的支持部；加工装置设于腔室部内部，加工装置用于消除电池基板上的失效膜层；第一驱动装置设于腔室部内部；第一驱动装置用于驱动加工装置沿第一方向进行直线往复移动或者根据电池基板的位置进行步进移动；第二驱动装置设于支持部上，第二驱动装置用于驱动电池基板沿第二方向进行直线往复移动或者根据加工装置的位置进行步进移动。
在一些实施例中，第一方向与第二方向相互垂直。
在一些实施例中，加工装置为激光加工装置，用于向失效膜层发射激光束以消除失效膜层，激光加工装置包括激光器和与激光器相连接的激光头，第一驱动装置与激光头相连接。
在一些实施例中，激光头的前部设有聚焦镜，激光头内部设有偏振镜。
在一些实施例中，加工平台还包括气浮平台装置或者真空吸附装置，气浮平台装置或者真空吸附装置用于承载并固定电池基板并使得电池基板能够沿第二方向直线移动。
在一些实施例中，气浮平台装置包括在腔室部内设置的若干个平行布置的气浮板和位于支持部内侧的第一支撑滑轨，在气浮板上设置多个气孔，第二驱动装置与第一支撑滑轨相连接。
在一些实施例中，真空吸附装置包括在支持部上设置的第二支撑滑轨，在第二支撑滑轨上设有固定装置，在固定装置上设有多个真空吸盘，真空吸盘与负压产生装置相连接，第二驱动装置与第二支撑滑轨相连接。
在一些实施例中，还包括除尘机构，用于吸收失效膜层消除形成的粉尘，除尘机构固定设置在加工平台的上方。
本发明的另一个目的是提供一种薄膜太阳能基板电池材料的回收方法，其采用上述任一项技术方案中的回收装置，其步骤包括：
将待回收的电池基板放置并固定于加工平台上；
第一驱动装置驱动电池基板沿第二方向直线步进运动，第二驱动装置根据电池基板的位置驱动加工装置沿第一方向直线往复移动或者
第一驱动装置驱动电池基板沿第二方向直线往复移动，第二驱动装置驱动加工装置沿第一方向步进运动，以实现电池基板与加工装置的运动轨迹交叉并尽可能重叠，其中，第一方向和第二方向相互垂直；
在电池基板与加工装置相对运动时控制加工装置消除电池基板上的失效膜层。
在一些实施例中，加工装置为激光加工装置，控制激光加工装置对准电池基板上的失效膜层发射激光束以消除失效膜层。
在一些实施例中，加工平台还包括气浮平台装置或者真空吸附装置，通过气浮平台装置或者真空吸附装置承载并固定电池基板并使得电池基板能够沿第二方向直线移动。
在一些实施例中，通过除尘机构对失效膜层消除时形成的粉尘进行处理和回收。
有益效果
根据本发明的实施方式，通过激光加工装置以及其他膜层加工装置，可以顺利地通过气化或者其他方式去除报废的、不良的或折损的电池基板上的失效膜层，保留有效膜层。由于一般膜层处理器件的处理尺寸有限，通过驱动装置驱动使得电池基板和膜层加工装置相对运动，从而实现对宽范围的膜层进行加工，从而消除电池基板表面的膜层中的失效膜层，以回收电池基板及其上的有效膜层。
本发明还通过除尘机构来回收含有大量有价值的重金属元素的粉尘，然后可将该粉尘送至专业进行重金属或贵金属回收的厂家，对可再利用的元素进行回收处理，避免了污染环境的元素进入环境中，解决了环保问题，并回收了可以再利用的元素。
在工艺中，通过控制激光束的焦点及能量、喷砂材料的动能和硬度以及刮刀的硬度和运动方式，调节相应的工艺参数，可以使得在除去不良膜层后，完整保留衬底材料以使其再次被用于薄膜太阳能电池前工序的镀膜，可以节省大量原材料的成本，为企业带来可观的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置中加工平台的结构示意图；
图3为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置中激光加工装置的结构示意图；
图4为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置中除尘机构的结构示意图；
图5为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置中气浮平台装置的结构示意图。
图6为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置中真空吸附装置的的示意图。
图7为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置电池基板和激光加工装置运动示意图；
图8为本发明实施例的薄膜太阳能基板电池材料的回收方法的步骤示意图。
附图标记：
1-加工平台；2-腔室部；3-支持部；4-第一驱动装置；5-激光加工装置；6-激光器；7-激光头；8-第二驱动装置；9-光纤；10-电池基板；11-气浮板；12-气孔；13-第一支撑滑轨；14-固定装置；15-真空吸盘；16-丝杆模组；17-夹具；20-除尘机构；21-支撑架；22-除尘口；23-除尘管道；24-吸尘模组。
具体实施方式
为使本领域具有普通知识的人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及申请专利范围中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，皆具有本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其他任何类似用语均属于开放性连接词(open-endedtransitionalphrase)，其意欲涵盖非排他性的包括物。举例而言，含有复数要素的一组合物或制品并不仅限于本文所列出的这些要素而已，而是还可包括未明确列出但却是该组合物或制品通常固有的其他要素。除此之外，除非有相反的明确说明，否则用语“或”是指涵盖性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一种情况均满足条件“a或b”：a为真(或存在)且b为伪(或不存在)、a为伪(或不存在)且b为真(或存在)、a和b均为真(或存在)。此外，在本文中，用语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”的解读应视为已具体公开并同时涵盖“由…所组成”及“实质上由…所组成”等封闭式或半封闭式连接词。
在本文中，对于使用选项式用语以描述本发明特征或实例的情形，本领域技术人员应了解选项列表内所有要素的次级群组或任何个别要素亦可用于描述本发明。举例而言，若x描述成“选自于由x1、x2及x3所组成的群组”，亦表示已经完全描述出x为x1的主张与x为x1及/或x2的主张。再者，对于使用选项式用语以描述本发明的特征或实例的情况，本领域技术人员应了解选项列表内所有要素的次级群组或个别要素的任何组合亦可用于描述本发明。据此，举例而言，若x描述成“选自于由x1、x2及x3所组成的群组”，且y描述成“选自于由y1、y2及y3所组成的群组”，则表示已经完全描述出x为x1或x2或x3而y为y1或y2或y3的主张。
以下具体实施方式本质上仅是例示性，且并不欲限制本发明及其用途。此外，本文并不受前述现有技术或发明内容或以下具体实施方式或实施例中所描述的任何理论的限制。
本发明涉及一种薄膜太阳能基板电池材料的回收方法和回收装置，主要用于对薄膜太阳能基板电池上的失效膜层进行加工处理，从而去除掉失效的镀膜膜层，并对失效膜层中的高价值金属元素进行处理和回收。其中，薄膜太阳能基板电池包括但不限于铜铟镓硒(cigs)薄膜太阳能电池、碲化镉(cdte)薄膜太阳能电池、砷化镓(gaas)薄膜太阳能电池，非晶硅电池，染料敏化电池等。
在本实施例中，将首先结合附图对薄膜太阳能基板电池材料的回收装置进行详细描述。
如图1所示，图1示出了薄膜太阳能基板电池材料的回收装置的结构示意图，具体地，该薄膜太阳能基板电池材料的回收装置包括加工平台1，其配置为承载待加工处理的电池基板10以准备对电池基板10的失效膜层进行加工处理，其中，电池基板10包含但不限于钠钙玻璃、不锈钢、聚酰亚胺(pi)等材料，还可以是透光材料或者非透光材料，在电池基板10上镀有失效膜层。加工平台1的具体结构结合图2所示，加工平台1具有位于中间并形成凹部的腔室部2和位于腔室部2两侧的支持部3，其中，在腔室部2内设置第一驱动装置4和加工装置，其中，第一驱动装置4配置为驱动加工装置沿第一方向进行往复直线移动或者根据电池基板10的位置进行步进移动；加工装置配置为消除电池基板10上的失效膜层；支持部3用于承载并使得待处理的电池基板10沿第二方向进行往复直线移动或者根据加工装置的位置进行步进移动。在这里，需要说明的是，对第一方向和第二方向不做限定，例如第一方向和第二方向可以相互呈一定角度交叉。在本实施例中，作为优选，第一方向与第二方向相互垂直。
进一步地，加工装置例如可以是激光加工装置、喷砂机或者刮刀，其中，激光加工装置通过发射激光束作用在失效膜层上以通过气化的形式消除失效膜层；其他的加工装置，例如喷砂机可以通过喷砂的方式消除失效膜层，刮刀可以通过刀片刮层的方式消除失效膜层。
在本实施例中，如图1和2所示，加工装置采用激光加工装置5，激光加工装置5配置为向电池基板10上的失效膜层发射激光束以消除失效膜层，其中，激光束可以直接作用在膜层上，也可以透过电池基板10作用的失效膜层上。
在本实施例中，通过在两个不同方向上分别移动激光加工装置5和电池基板10，使得激光加工装置5发射的激光束能够入射到电池基板10上的失效膜层的不同位置，从而消除电池基板10上的失效膜层。此外，某些情况下，还可以通过设置喷砂机或者刮刀对电池基板10上的失效膜层进行消除。
下面，主要针对通过激光加工装置5对电池基板10上的失效膜层进行处理为例进行具体说明。
具体地，继续参照图2并结合图3所示，激光加工装置5包括固定设置在腔室部2底部的激光器6和激光头7，激光器6与激光头7相连接，其中，激光器6配置为产生并发射激光束；作为一种优选，激光器6可以采用大功率的红外激光器、co2激光器、固定激光器或者光纤激光器中的一种；作为更进一步的优选，激光器6的发射激光的波长为1064nm，并且激光器6的发射功率可以在500w-1000w范围内调整，具体地，激光器6在发射激光束时可以根据电池基板10上失效膜层的材料对激光的吸收率选择不同的发射功率。激光器6通过光纤9与可移动的激光头7相连接，这样，在电池基板10移动时，移动激光头7以对准电池基板10上需要激光入射的位置，也就是电池基板10上失效膜层的位置。其中，为了使得激光头7能够便于移动，第一驱动装置4与激光头7相连接，这样，在第一驱动装置4的驱动下，激光头7可以沿第一方向直线往复移动。
进一步地，为了使得入射到电池基板10的失效膜层上的激光束的能量更加集聚，在激光头7的前部设有聚焦镜(图中未示出)，设置聚焦镜能够使得激光束在通过激光头7发射出后进行集聚并聚焦在电池基板10的失效膜层上，提高对失效膜层的消除效果。此外，在激光头7内部设有偏振镜，偏振镜配置为对激光束进行位置偏移，这是由于激光束射出的单个光斑尺寸有限，通过偏振镜能够改变激光束的出光方向，实现对激光束的往返高速震荡，这样，通过采用偏振镜能够提高激光清除失效膜层的加工效率。
如上所述，在第一驱动装置4的驱动下，激光头7可以沿第一方向直线移动。其中，第一驱动装置4可以是电机。为了使得激光头7能够在腔室部2内沿第一方向直线往复移动，第一驱动装置4优选是直线电机或者是丝杆电机；其中，直线电机或者丝杆电机都是现有技术中的常用电机，其结构不在这里赘述，只要满足在直线电机或者丝杆电机的驱动下，激光头7能够沿第一方向直线往复移动即可，当然也可以根据需要选择其他的驱动装置。例如，如图3所示，当第一驱动装置4采用丝杆电机时，丝杆电机中的电机输出轴与丝杆模组16相连接，并带动丝杆模组16转动，激光头7固定安装在丝杆模组16上，通过电机输出轴输出动力，带动丝杆模组16转动从而使得激光头7沿第一方向直线往复移动。
在对电池基板10上的失效膜层进行加工时，需要移动电池基板10。为了驱动电池基板10在加工平台上1沿第二方向直线往复移动，如图2所示，在支持部3上设有第二驱动装置8，第二驱动装置8配置为驱动电池基板10沿与第一方向不同的第二方向直线移动。作为一种优选，第二驱动装置8可以是直线电机或者丝杆电机。
为了在加工平台1中可移动地布置电池基板10，加工平台1还包括气浮平台装置或者真空吸附装置，用以承载电池基板10并使得电池基板10能够沿与第一方向不同的第二方向直线往复移动。
在一个实施例中，参考图1并结合图5所示，当采用气浮平台装置承载电池基板10时，为了使得电池基板10能够稳定地设置在加工平台1中，气浮平台装置包括在腔室部2内设置的若干个平行布置的气浮板11，在气浮板11上设置多个气孔12，在位于腔室部2两侧的支持部3的内侧设置第一支撑滑轨13，电池基板10通过夹具17与第一支撑滑轨13相连接，电池基板10在加工时通过第一支撑滑轨13和气浮板11进行支撑并可以沿着第一支撑滑轨13直线移动，将气浮板11布置电池基板10的下方，通过外接的气体压缩设备通过气孔12输出压缩气体，从而将电池基板10顶起，此时，电池基板10的两侧通过第一支撑滑轨13支持。作为一种优选，通过气浮板11能够将电池基板10顶起约0.1-0.2mm，从而减小电池基板10在高速运动中与加工平台1之间的摩擦。第二驱动装置8与第一支撑滑轨13相连接，通过第二驱动装置8，从而带动第一支撑滑轨13运动，最终带动电池基板10沿第二方向直线往复移动。
在另一个实施例中，参考图1并结合图6所示，当采用真空吸附装置承载电池基板10时，为了使得电池基板10能够稳定地设置在加工平台1上，在支持部3上设有第二支撑滑轨(图中未示出)，在第二支撑滑轨上设有固定装置14，在固定装置14上设有多个真空吸盘15，真空吸盘15与外接的负压产生装置相连接，电池基板10放置在固定装置14上并通过真空吸盘15吸住。更为具体地，将电池基板10放置于真空吸盘15上时，通过真空吸盘15连接负压产生装置，从而在真空吸盘15和电池基板10的表面之间形成负压，从而将电池基板10吸附固定在固定装置14上。第二驱动装置8与第二支撑滑轨相连接，通过第二驱动装置8从而带动第二支撑滑轨运动，最终带动电池基板10沿第二方向直线往复移动。
由于在对电池基板10上的失效膜层进行加工后，失效膜层被激光束消除后产生的粉尘中可能含有铜、铟、镓、硒、钼、银、金等重金属或者贵金属元素，因此需要对这些金属元素进行处理和回收。
参照图1并结合图4所示，本实施例涉及的薄膜太阳能基板电池材料的回收装置还包括除尘机构20，用于吸收所述失效膜层消除形成的粉尘,除尘机构20通过支撑架21固定设置在加工平台1的上方，除尘机构20的具体结构参照图4所示，具体地，除尘机构20包括除尘口22、除尘风机和吸尘模组24，其中，除尘口22固定设置在支撑架21上并与第一驱动装置4相连接，除尘口22通过除尘管道23与除尘风机相连接，除尘口22配置为在除尘风机的驱动下对加工过程中气化产生的粉尘进行吸收，吸尘模组24与除尘管道相连通，吸尘模组24配置为储存吸收的粉尘，这样，通过除尘口22吸入的粉尘被通过吸尘管道23输送至吸尘模组24中进行回收。
其中，除尘口22通过与第一驱动装置4相连接，从而能够与激光头7同步移动。例如，当第一驱动装置4采用丝杆电机时，除尘口22布置在丝杆电机的丝杆模组上并通过丝杆电机驱动，从而与激光器7同步运动，这样，在失效膜层材料被气化的同时，气化过程中产生的粉尘能够随时被吸尘口22吸收，不会造成对环境的污染，也能及时回收金属粉尘。
在采用上述的回收装置能够对薄膜太阳能电池基板上的失效膜层进行加工，从而去除掉失效膜层并对失效膜层中的金属元素进行回收，具体地，依据太阳能电池基板表面的失效膜层情况，如失效膜层的厚度，材质等，调节激光装置的运行参数，如激光装置的角度，功率，通过激光加工装置5向电池基板10上的失效膜层发射激光束，瞬间气化电池基板10上的镀膜失效膜层，并通过除尘机构20，将含有大量金属元素的粉尘进行处理和收集，对可再利用的金属元素进行回收，避免金属元素进入环境中造成环境污染。
结合图8，本发明通过上述回收装置对薄膜太阳能基板电池材料进行回收，回收方法的步骤如下：
s1，将电池基板10放置在加工平台1上；具体地，通过气浮平台装置或者真空吸附装置，使得电池基板10可移动地布置在加工平台1上；
s2，在加工平台1沿第二方向使电池基板10直线往复移动，根据基板电池10的位置驱动加工装置沿第一方向步进移动；或者在加工平台1上沿第一方向使得加工装置直线往复移动，驱动基板电池10沿第二方向步进移动；其中，作为优选，第一方向和第二方向相互垂直；具体地，其中第一种方式是在加工平台1上通过气浮平台装置或者真空吸附装置布置电池基板10，并通过第二驱动装置8驱动使得电池基板10沿第二方向直线往复移动，根据电池基板10的位置通过第一驱动装置4驱动加工装置，例如驱动激光加工装置5中的激光头7沿第一方向进行步进移动，或者驱动喷砂机或者刮刀对失效膜层进行处理；第二种方式是通过第一驱动装置4驱动加工装置，例如激光加工装置中的激光头7沿第一方向直线往复移动，并根据激光头7的位置通过第二驱动装置8驱动使得电池基板10沿第二方向步进移动，还可以驱动喷砂机或者刮刀对失效膜层进行处理；这样，实现针对大尺寸基板电池的失效膜层进行加工。其中，可以调整第一驱动装置4或第二驱动装置8的输出转速和功率，从而调整激光头7或者电池基板10的运动速度，例如对于cigs电池，可以讲激光头7的速度调节为100-200m/s。
s3，控制加工装置消除电池基板10上的失效膜层；其中加工装置除了激光加工装置5，还可以是喷砂机或者刮刀，只要能够消除失效膜层即可；
当加工装置采用激光加工装置5时，控制激光加工装置5对准电池基板10上的失效膜层发射激光束；其中，激光束可以直接作用在失效膜层上，也可以透过电池基板10作用的失效膜层上；这样，通过激光器6产生激光束并通过激光头7发射出，通过聚焦镜进行聚焦，使得焦点聚焦在电池基板10上的失效膜层上，由于镀膜失效膜层的材料对于某些指定波长的激光束具有很好的吸收率，镀膜失效膜层吸收激光束的高能量，从而被瞬间气化；其中，根据失效膜层材料通过调节激光器6、激光头7、聚焦镜以及激光头7中的偏振镜能够控制激光束的焦点、能量聚集以及相关表征参数，使得激光束能够瞬间气化待处理电池基板10上的失效膜层，这样，作为衬底材料的电池基板10能够很好地进行保存为下一次进行镀膜操作做准备，同时，通过气化得到的粉尘能够被再次利用进行再次镀膜操作，为减少了原材料的浪费，降低了生产成本，带来经济效益。
此外，当采用其他加工装置时，例如喷砂或者刮刀时，通过控制喷砂材料的动能和硬度以及刮刀的硬度和运动方式，调节相应的工艺参数，可以使得在除去不良的失效膜层后，完整保留衬底材料以使其再次被用于薄膜太阳能电池前工序的镀膜，也可以节省大量原材料的成本，为企业带来可观的经济效益；
s4，通过除尘机构20对加工后的粉尘进行处理和回收；具体地，通过除尘机构20中的除尘口22吸入粉尘，并通过吸尘管道23将粉尘输送至吸尘模组24中进行回收。
以上实施方式本质上仅为辅助说明，且并不欲用以限制申请目标的实施例或这些实施例的应用或用途。在本文中，用语“例示性”代表“作为一个实例、范例或说明”。本文中任一种例示性的实施形态并不必然可解读为相对于其他实施形态而言为优选或较有利者。
此外，尽管已于前述实施方式中提出至少一例示性实施例或比较例，但应了解本发明仍可存在大量的变化。同样应了解的是，本文所述的实施例并不欲用以通过任何方式限制所请求的申请目标的范围、用途或组态。相反的，前述实施方式将可提供本领域具有普通知识人员一种简便的指引以实施所述的一种或多种实施例。再者，可对要素的功能与排列进行各种变化而不脱离申请专利范围所界定的范围，且申请专利范围包含已知的均等物及在本专利申请案提出申请时的所有可预见均等物。