一种光伏组件的解离方法与流程

本申请涉及光伏组件回收技术领域，具体涉及一种光伏组件的解离方法。

背景技术：

随着石化能源的日益减少，世界各国都在寻求可以替代石化能源的新能源，太阳能就是一种重要的新能源。目前，在太阳能的利用方法中，通过光伏组件进行发电是应用最广泛的。光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。光伏组件一般包括八大主材和四大辅材，其中，八大主材包括电池片、焊带、玻璃、eva、背板、硅胶、铝边框和接线盒，四大辅材包括助焊剂、灌封胶、标签和包材。

光伏组件的理论寿命约为25年，在维护良好的情况下，部分光伏组件的寿命甚至可达40年。不过，由于早期的光伏组件在生产等过程中的条件不成熟，早期光伏组件并不会有如此长的服役时间。按照最早一批的光伏机组推算，到2030年中国或将现光伏废弃高峰，含有重金属及有机物的报废光伏板会变成电子垃圾。如果不妥善处理，将给环境带来巨大的污染，与发展清洁能源的初衷背道而驰。到2030年，中国废弃的光伏组件可以产生约145万吨碳钢、110万吨玻璃、54万吨塑料、26万吨铝、17万吨铜、5万吨硅和550吨银。

针对光伏组件的回收和分离，欧洲专利申请公开ep3118902a1披露了一种通过水热处理来回收光伏电池模组的方法，该方法具体包括首先机械方式拆卸光伏组件的边框和接线盒，得到光伏电池芯；然后在氧化性亚临界条件下，使模组的光伏电池芯在高温下进行水热反应，从而将光伏电池芯拆解成原料组分。但该方法的不足之处在于需要使用浓硝酸或过氧化氢来形成亚临界条件，且在进行水热反应的时候会放出大量的nox气体，导致压力急剧上升，会带来潜在的操作安全隐患。此外，该方法以单片光伏电池芯作为单元来进行处理，回收效率低。

因此，本领域迫切需要开发一种安全、高效的光伏组件解离方法。

技术实现要素：

本申请的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全、高效的光伏组件解离方法。

为了实现本申请之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种光伏组件的解离方法，所述光伏组件拆除边框及接线盒后得到光伏电池层压件，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将所述光伏电池件粉碎成颗粒物；

(2)将所述颗粒物加入至碱性水溶液中，在搅拌条件下进行水热反应，冷却后，得到含背板的上层漂浮物、含eva胶的水溶物以及含玻璃和电池片的底层沉淀物，完成解离；

其中，所述水热反应的条件如下：反应温度为150～300℃，反应时间为1～6h，反应压力为2～10bar。

在本申请中，光伏组件经过边框及接线盒的拆除之后，光伏电池芯中主要还有电池片、焊带、玻璃、eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、背板，其中eva用于将电池片、玻璃和背板粘结在一起，焊带焊接在电池片内。在高温下eva层压胶软化，同时发生碱性水解，失去结合力，使得玻璃、电池、eva和背板分开。玻璃与电池密度高沉底；eva封装胶溶胀后悬浮在水中；背板不水解，也不溶且密度低浮到液面。最后将上层漂浮物、水溶物和底层沉淀物分开处理，完成解离。

在第一方面的一种实施方式中，所述颗粒物的粒径≤5cm。优选的，颗粒物的粒径≤3cm。更优选的，颗粒物的粒径在1cm左右。

在第一方面的一种实施方式中，所述碱性水溶液包括naoh水溶液、koh水溶液或氨水溶液，所述碱性水溶液的质量浓度为1％～20％。优选的，碱性水溶液的质量浓度为3％～10％。

在第一方面的一种实施方式中，所述颗粒物加入至碱性水溶液之后，颗粒物占总质量的5％～85％。优选的，颗粒物占总质量的10％～50％。更优选的，颗粒物占总质量的15％～30％。

在第一方面的一种实施方式中，所述反应温度为160～200℃，所述反应时间为4～6h。

在第一方面的一种实施方式中，所述碱性水溶液的ph值为10以上。

在第一方面的一种实施方式中，所述解离方法包括在所述水溶物中加入絮凝剂，过滤得到固体。

在第一方面的一种实施方式中，所述絮凝剂包括聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚磷氯化铁或聚硅酸絮凝剂中的一种。

在第一方面的一种实施方式中，所述絮凝剂的添加量为每千克水溶物中添加絮凝剂0.001～0.1g。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)采用加热、碱性水解的方法，能够快速将光伏电池芯解离成上层漂浮物、水溶物和底层沉淀物三类，操作简单；

(2)本申请所得上层漂浮物中基本为背板，底层沉淀物中基本为电池片和玻璃，背板、电池片和玻璃上附着的eva含量低于5％，可直接用于后续回收使用，符合光伏组件解离要求。

附图说明

图1为实施例1中电池层压件的结构示意图；

图2为实施例1中底层沉淀物热失重分析结果。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将描述本申请的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本申请的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本申请的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本申请的保护范围之内。

实施例

下面将对本申请的实施例作详细说明，本实施例在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本申请的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种光伏组件的解离方法，包括如下步骤：

将回收的晶硅光伏组件，机械去除掉铝边框和接线盒，剩余部分结构如图1所示，包括电池、焊带、eva、背板和玻璃，将上述部件用齿轮破碎机破碎至1cm大颗粒物。取1kg颗粒加入到5升水中，加入200gnaoh，搅拌2分钟。将混合物放入不锈钢水热釜中，设定压力为8bar，温度设定为160℃，搅拌4小时。泄压打开水热釜后并冷却后，将上层漂浮物(背板，主要为氟材料)、水溶物(eva溶胀胶)和底层沉淀物(玻璃与电池碎片)分开。分别干燥后获得约720g底层沉淀物，100g上层漂浮物。水溶物中加入聚合0.2g聚合氯化物沉降并干燥，获得约180g固体。所获得的720g沉底固体经热失重分析，其结果如图2所示，从图中可以看出，高分子含量低于5％，达到了将组件成分分离的效果。

实施例2

一种光伏组件的解离方法，由如下步骤组成：(1)将2kg光伏电池芯件破碎至5cm以下颗粒；(2)将破碎颗粒与质量百分数为20％的koh水溶液混合，其中破碎颗粒的含量为85％。(3)将混合液在密闭釜中，加热至高温150℃，剧烈搅拌。(4)高温下eva层压胶软化，同时发生碱性水解，失去结合力，玻璃，电池，封装胶，背板三者分开。玻璃与电池密度高沉底，eva封装胶溶胀后悬浮在水中，背板不水解，也不溶且密度低浮到液面。(5)分别将底部玻璃，表面漂浮背板，以及水中的eva封装胶处理，实现解离。

最终得到背板212g，玻璃和电池片共1386g，经热失重分析，所得背板、玻璃及电池片表面的高分子含量低于5％。

实施例3

一种光伏组件的解离方法，由如下步骤组成：(1)将2kg光伏电池芯件破碎至3cm以下颗粒；(2)将破碎颗粒与质量百分数为10％的koh水溶液混合，其中破碎颗粒的含量为50％。(3)将混合液在密闭釜中，加热至高温200℃，剧烈搅拌。(4)高温下eva层压胶软化，同时发生碱性水解，失去结合力，玻璃，电池，封装胶，背板三者分开。玻璃与电池密度高沉底，eva封装胶溶胀后悬浮在水中，背板不水解，也不溶且密度低浮到液面。(5)分别将底部玻璃，表面漂浮背板，以及水中的eva封装胶处理，实现解离。

最终得到背板195g，玻璃和电池片共1398g，经热失重分析，所得背板、玻璃及电池片表面的高分子含量低于5％。

实施例4

一种光伏组件的解离方法，由如下步骤组成：(1)将2kg光伏电池芯件破碎至2cm以下颗粒；(2)将破碎颗粒与质量百分数为5％的氨水溶液混合，其中破碎颗粒的含量为30％。(3)将混合液在密闭釜中，加热至高温250℃，剧烈搅拌。(4)高温下eva层压胶软化，同时发生碱性水解，失去结合力，玻璃，电池，封装胶，背板三者分开。玻璃与电池密度高沉底，eva封装胶溶胀后悬浮在水中，背板不水解，也不溶且密度低浮到液面。(5)分别将底部玻璃，表面漂浮背板，以及水中的eva封装胶处理，实现解离。

最终得到背板220g，玻璃和电池片共1416g，经热失重分析，所得背板、玻璃及电池片表面的高分子含量低于5％。

实施例5

一种光伏组件的解离方法，由如下步骤组成：(1)将2kg光伏电池芯件破碎至4cm以下颗粒；(2)将破碎颗粒与质量百分数为15％的naoh水溶液混合，其中破碎颗粒的含量为20％。(3)将混合液在密闭釜中，加热至高温300℃，剧烈搅拌。(4)高温下eva层压胶软化，同时发生碱性水解，失去结合力，玻璃，电池，封装胶，背板三者分开。玻璃与电池密度高沉底，eva封装胶溶胀后悬浮在水中，背板不水解，也不溶且密度低浮到液面。(5)分别将底部玻璃，表面漂浮背板，以及水中的eva封装胶处理，实现解离。

最终得到背板184g，玻璃和电池片共1405g，经热失重分析，所得背板、玻璃及电池片表面的高分子含量低于5％。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。