JP2018176002A - 太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法及び回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールのガラス材を他の部材と分離して且つ板状のまま取り出すことができるようにする。
【解決手段】太陽電池モジュール２０から取り出された太陽電池セル２３を包囲して封入する封止材２２とカバーガラス２１との積層体であるガラス・封止材積層体２９が加温液１２中に浸漬させられて加温された（Ｓ２）後、ガラス・封止材積層体２９が加温液１２中に浸漬させられて加温されながらカバーガラス２１から封止材２２が削剥される（Ｓ３）ようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法及び回収装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、太陽電池モジュールからガラス材を板状のままで且つ封止材が除去された状態で取り出すための技術に関する。

本発明の説明において、太陽電池モジュールとは、太陽電池セルを複数枚並べて配置してパッケージ化したものを意味するものとして用いる。

太陽電池モジュールをリサイクルする従来の方法として、例えば、ガラス材及び太陽電池素子を積層すると共に所定の充填材により裏面保護材を接着してなる太陽電池モジュールのリサイクル方法であって、ガラス材及び太陽電池素子を破砕する破砕工程と、破砕されたガラス材及び太陽電池素子と接着する充填材を加熱して軟化させる軟化工程と、ガラス材及び太陽電池素子が破砕された太陽電池モジュールにおいて軟化した充填材にブレードをあてがって裏面保護材を分離する分離工程と、裏面保護材を分離させたガラス材及び太陽電池素子を粉砕する粉砕工程とを有するものがある（特許文献１）。

特開２０１１−１７３０９９号公報

しかしながら、特許文献１の太陽電池モジュールのリサイクル方法では、ガラス材及び太陽電池素子を破砕するようにしているために処理の結果として得られるものは「道路の補修材等としてリサイクルに活用可能な、ガラス材の粉砕物」であり、工業的・商業的な価値は当初の板ガラスの状態と比べて格段に低く、部材としての当初の価値が保存・維持されたリサイクル（言い換えると、素材や構成部品の回収）であるとは言えず、したがって実用上の効益が高い手法であるとは言えない。

特許文献１の太陽電池モジュールのリサイクル方法では、また、軟化させた充填材にブレードをあてがって裏面保護材を分離するようにしているところ、この処理では、充填材と裏面保護材とを確実に完全に分離させることはできないという問題がある。

そこで、本発明は、太陽電池モジュールのガラス材を他の部材と分離して且つ板状のまま取り出すことができる太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法及び回収装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法は、太陽電池モジュールから取り出された太陽電池セルを包囲して封入する封止材とカバーガラスとの積層体が加温液中に浸漬させられて加温された後、積層体が加温液中に浸漬させられて加温されながらカバーガラスから封止材が削剥されるようにしている。

また、本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置は、加温液を貯留すると共に熱源を備える加温槽と削剥手段とを有し、太陽電池モジュールから取り出された太陽電池セルを包囲して封入する封止材とカバーガラスとの積層体を加温槽内に載置し、熱源によって加熱した加温液中に浸漬させて加温した後、積層体を加温液中に浸漬させて加温しながら削剥手段によってカバーガラスから封止材を削剥するようにしている。

したがって、これらの太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法や太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置によると、封止材とカバーガラスとの積層体が加温液中に浸漬させられて加温されながら封止材が削剥されるので、簡易な工程・機序によって容易に且つ確実に完全にカバーガラスから封止材が取り除かれる。しかも、カバーガラスが破損・破壊されること無く封止材等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスのまま分離回収される。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法及び回収装置は、加温液がシリコンオイルとエンジンオイルとのうちの少なくとも一方であるようにしても良い。この場合には、封止材の軟化状態への誘導が一層適切に行われる。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法及び回収装置は、加温液の温度が９０〜４００℃に調節されるようにしても良い。この場合には、封止材の軟化状態への誘導が一層適切に行われる。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法はスクレイパー，ポリッシャー，及び擦過ロールのうちの少なくとも一つが用いられてカバーガラスから封止材が削剥されるようにしても良く、また、本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置は削剥手段がスクレイパー，ポリッシャー，及び擦過ロールのうちの少なくとも一つであるようにしても良い。これらの場合には、封止材の削剥の処理が一層適切に行われる。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法や太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置によれば、簡易な工程・機序によって容易に且つ確実に完全にカバーガラスから封止材を取り除くことができるので、処理コストを低減させることが可能になる。しかも、カバーガラスが破損・破壊されること無く封止材等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスのまま分離回収することができるので、再利用され得る態様でカバーガラスのみを分離回収することが可能であり、延いては部材としての当初の価値を保存・維持してカバーガラスのみを分離回収することが可能であり、太陽電池モジュールのリサイクル／リユース手法としての実用上の効益を高めて有用性を向上させることが可能になる。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法や太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置は、加温液がシリコンオイルやエンジンオイルであるようにした場合には、封止材の軟化状態への誘導を一層適切に行うことができるので、封止材等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスのままの分離回収を良好に行うことが可能になる。しかも、シリコンオイルやエンジンオイルは比較的安価であるので、処理コストを一層低減させることが可能になる。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法や太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置は、加温液の温度が９０〜４００℃に調節されるようにした場合には、封止材の軟化状態への誘導を一層適切に行うことができるので、封止材等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスのままの分離回収を良好に行うことが可能になる。しかも、エネルギー投入量を低減させることができるので、処理コストを一層低減させることが可能になる。

本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法や太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置は、スクレイパー，ポリッシャー，或いは擦過ロールが用いられて封止材が削剥されるようにした場合には、封止材の削剥の処理を一層適切に行うことができるので、封止材等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスのままの分離回収を良好に行うことが可能になる。

本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。 本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法を実施可能な太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置の構造の一例の概要を示す図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法が適用され得る太陽電池モジュールの構造の一例の概要を示す断面図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１乃至図３に、本発明の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法及び回収装置の実施形態の一例を示す。

本実施形態の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法は、太陽電池モジュール２０からアルミフレーム２５やバックシート２４などが取り外されて太陽電池モジュール２０から取り出された（Ｓ１）太陽電池セル２３を包囲して封入する封止材２２とカバーガラス２１との積層体であるガラス・封止材積層体２９が加温液１２中に浸漬させられて加温された（Ｓ２）後、ガラス・封止材積層体２９が加温液１２中に浸漬させられて加温されながらカバーガラス２１から封止材２２が削剥される（Ｓ３）ようにしている（図１）。

また、本実施形態の太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置１０は、加温液１２を貯留すると共に熱源（図示省略）を備える加温槽１１と削剥手段１３とを有し、太陽電池モジュール２０から取り出された太陽電池セル２３を包囲して封入する封止材２２とカバーガラス２１との積層体であるガラス・封止材積層体２９を加温槽１１内に載置し、熱源によって加熱した加温液１２中に浸漬させて加温した後、ガラス・封止材積層体２９を加温液１２中に浸漬させて加温しながら削剥手段１３によってカバーガラス２１から封止材２２を削剥するようにしている（図２）。

本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法が適用され得る太陽電池モジュールであると共に本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置によって処理され得る太陽電池モジュールは、特定の構造を有するものに限定されるものではなく、あくまで一例としては、概要としてカバーガラス２１，封止材２２，及びバックシート２４が順に積層されて封止材２２を介して一体的に接着されてなり、複数の太陽電池セル２３が前記封止材２２によって包囲されて封入され、周縁がアルミフレーム２５によって保持される構造を有するパネル型のものが挙げられる（図３）。

カバーガラス２１は、光透過性を備えると共に、太陽電池セル２３を保護する働きをする。カバーガラス２１としては、通常は強化ガラスが用いられる。

封止材２２は、光透過性を備え、太陽電池セル２３を包囲すると共にカバーガラス２１，太陽電池セル２３，及びバックシートを積層させた状態で一体的に接着する働きをする。封止材２２としては、具体的には例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（「ＥＶＡ」とも表記される）などの合成樹脂が用いられる。

太陽電池セル２３は、光電変換を実現する素子である。太陽電池セル２３には、シリコン(Ｓｉ)系として単結晶Ｓｉ，多結晶Ｓｉ，或いはアモルファスＳｉなどがあり、化合物系としてガリウム・ヒ素(ＧａＡｓ)系やカドミウム・テルル(ＣｄＴｅ)系などがある。

バックシート２４は、太陽電池セル２３を保護する働きをする。バックシート２４としては、具体的には例えば、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」とも表記される）などが用いられる。

なお、端子ボックスやケーブルなどの電力を出力するための仕組みについては図示及び説明を省略する。

本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法の実施の手順としては、また、本発明に係る太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置における処理の手順としては、まず、太陽電池モジュールからアルミフレーム及びバックシートが取り外される（Ｓ１）。

アルミフレーム２５及びバックシート２４の取り外しは、特定の手順や手法に限定されるものではなく、手作業によって行われるようにしても良く、或いは、機械・機器によって行われるようにしても良い。

なお、バックシート２４は、例えば３００℃程度の熱風が当てられることによって剥離させられたり、種々の研削機が用いられて研削されたりすることによって取り除かれ得る。

また、必要に応じ、端子ボックスやケーブルなどの電力を出力するための仕組みも手作業などによって取り外される。

太陽電池モジュール２０からアルミフレーム２５やバックシート２４などが取り外されることによって残る（言い換えると、取り出される）、カバーガラス２１と太陽電池セル２３が包囲されて封入されている封止材２２との二層構造の積層体のことを「ガラス・封止材積層体２９」と呼ぶ。

次に、ガラス・封止材積層体が加温液中に浸漬される（Ｓ２）。

加温槽１１には、加温液１２が貯留され、当該加温液１２を加熱するためのヒータなどの熱源（図示省略）が備えられる。

加温液１２として、少なくとも以下の条件を満たすものが用いられる。
〈条件１〉加温槽１１に貯留されてガラス・封止材積層体２９を浸漬させる際に液体であること。すなわち、後述する、ガラス・封止材積層体２９を浸漬させる際の加温液１２の温度よりも凝固点が低く且つ沸点が高いこと。
〈条件２〉カバーガラス２１や封止材２２と化学反応を起こさないこと。具体的には、ｐＨが中性であること。

加温液１２として、具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、シリコンオイル，エンジンオイル，菜種油やサラダ油等の食用油，エチレングリコール等のグリコールが用いられる。

加温液１２の温度は、加温槽１１に備えられている熱源によって調節される。

加温液１２の温度は、特定の温度に限定されるものではなく、当該加温液１２中に浸漬されるガラス・封止材積層体２９の封止材２２の融点以上の温度（好ましくは、融点を超える温度）であれば良く、具体的には例えば９０〜４００℃程度の範囲で適当な温度に適宜設定される。

発明者の知見によれば、加温液１２の温度が９５〜２００℃程度の範囲でカバーガラス２１と封止材２２との分離を良好に行うことができ、特にエネルギー投入量を低減させるという観点からは加温液１２の温度が９５〜１５０℃程度の範囲に設定されることが好ましい。

ここで、加温液１２の温度は、当該加温液１２中に浸漬されるガラス・封止材積層体２９のうちのカバーガラス２１の性状には影響を与えない（言い換えると、性状を変化させ得ない）範囲で設定される。なお、カバーガラス２１としては通常は強化ガラスが用いられるので、例えば４００℃程度まで加温されたとしてもカバーガラス２１の性状は変化しない。

一方で、封止材２２として用いられる例えばエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）の融点は１００℃以下であるので、封止材２２は９０℃や９５℃以上の温度まで加温されると緩められて軟化してカバーガラス２１との接着性が弱められる。

ガラス・封止材積層体２９が加温液１２中に浸漬される時間は、特定の時間に限定されるものではなく、加温液１２中に浸漬されるガラス・封止材積層体２９の封止材２２が融点以上の温度（好ましくは、融点を超える温度）になるのに必要とされる時間であれば良く、具体的には例えば１〜４時間程度の範囲で適当な時間に適宜設定される。

発明者の知見によれば、ガラス・封止材積層体２９の浸漬の時間が１〜２時間程度の範囲でカバーガラス２１と封止材２２との分離を良好に行うことができ、特に処理時間を短縮したりエネルギー投入量を低減させたりするという観点からは浸漬の時間が１時間程度に設定されることが好ましい。

ガラス・封止材積層体２９は、例えば、次のＳ３の処理の便宜のため、封止材２２が上面でカバーガラス２１が下面にされた状態（言い換えると、姿勢）で加温液１２中に載置される。

そして、加温槽１１内の加温液１２を介して加温されることにより、封止材２２が軟化する。

次に、ガラス・封止材積層体のカバーガラスから封止材が削剥される（Ｓ３）。

封止材２２の削剥は、先のＳ２の処理において加温されて軟化している封止材２２の温度低下を防ぐため、封止材２２が加温液１２に浸漬させられた状態のままで（即ち、封止材２２を加温し続けながら）行われる。

なお、封止材２２の浸漬と削剥とは加温槽１１内の同じ場所で行われるようにしても異なる場所で行われるようにしてもどちらでも良く、また、封止材２２が加温槽１１内を移動しながら浸漬させられたり削剥されたりするようにしても良い。

また、Ｓ２の処理における加温液１２の温度（即ち、封止材２２を加温する際の加温液１２の温度）とＳ３の処理における加温液１２の温度（即ち、封止材２２が削剥される際の加温液１２の温度）とは、同一でも良く、また、異なっても良い。具体的には例えば、Ｓ３の処理における加温液１２の温度は、９５〜１０５℃程度の範囲に設定されるようにしても良い。

封止材２２は、加温されることによって緩められて軟化しており、カバーガラス２１との接着性が弱められているため、刮ぐ（言い換えると、剥がし取る，擦り取る）ような作業・処理が施されることにより、比較的簡単に取り除かれる。なお、加温液１２と同等の例えば９０〜４００℃程度に加温されて加温槽１１の加温液１２中に載置されたままの状態では、封止材２２は、自然に剥離することは無く、カバーガラス２１の表面に引き続き取り付いている。

このとき、封止材２２を刮ぎ落とす（剥がし取る，擦り取る）ために加えられる力はそれほど強い必要は無く、また、カバーガラス２１は硬度が高いので、封止材２２を刮ぎ落とすための削剥の処理によってはカバーガラス２１が損傷／破損することはない。言い換えると、Ｓ２の処理を経た効果として、カバーガラス２１が傷付かない程度の力で十分に封止材２２をカバーガラス２１から刮ぎ落とすことができる。

カバーガラス２１から封止材２２を刮ぎ落とすための削剥手段１３は、特定の器具や仕組みに限定されるものではなく、カバーガラス２１の表面に取り付いている封止材２２を刮いだり、剥がしたり、或いは擦ったりするようにして取り除くことに適当な器具や仕組みが適宜選択される。

削剥手段１３としては、例えば、あくまで一例として挙げると、スクレイパー，ポリッシャー，擦過ロールなどが用いられ得る。

削剥手段１３としてのスクレイパーとしては、具体的には例えば、樹脂製の刃部を有し、当該刃部がガラス・封止材積層体２９の封止材２２側に押し付けられて封止材２２を刮ぎ取るものが用いられ得る。

また、削剥手段１３としてのポリッシャーとしては、具体的には例えば、円盤状の回転体と、当該回転体の円形平面部に取り付けられたブラシ，バフ，布，或いは皮とを有し、前記円形平面部の中心位置を回転中心として平面回転しながらガラス・封止材積層体２９の封止材２２側に押し当てられて封止材２２を剥がし取る（言い換えると、擦り取る）ものが用いられ得る。

また、削剥手段１３としての擦過ロールとしては、具体的には例えば、棒状又は円筒状の回転体と、当該回転体の外周面に巻き回されて巻き付けられたブラシ，バフ，布，或いは皮とを有し、前記回転体の軸心位置を回転中心として軸回転しながらガラス・封止材積層体２９の封止材２２側に押し当てられて封止材２２を剥がし取る（言い換えると、擦り取る）ものが用いられ得る（一例として図２を参照）。

なお、削剥手段１３として、複数の仕組みや機序が組み合わされて用いられるようにしても良く、具体的には例えば、スクレイパーによる刮ぎ取りの処理が行われた上でポリッシャーや擦過ロールによる剥がし取り（言い換えると、擦り取り）の処理が行われるようにしても良い。

加温槽１１から取り出されたカバーガラス２１は、必要に応じ、例えば水と共に洗浄液／洗浄剤が用いられるなどして更に洗浄された後に乾燥させられる（Ｓ４）。

これにより、封止材２２が太陽電池セル２３と共にカバーガラス２１から分離除去され、封止材２２等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスが回収される。

以上のように構成された太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法や太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置によれば、封止材２２とカバーガラス２１との積層体であるガラス・封止材積層体２９が加温液１２中に浸漬させられて加温されながら封止材２２が削剥されるので、簡易な工程・機序によって容易に且つ確実に完全にカバーガラス２１から封止材２２を取り除くことができる。このため、処理コストを低減させることが可能になる。しかも、カバーガラス２１が破損・破壊されること無く封止材２２等の汚埃物が表面に付着していない無傷で無垢な板ガラスのまま分離回収することができる。このため、再利用され得る態様でカバーガラス２１のみを分離回収することが可能であり、延いては部材としての当初の価値を保存・維持してカバーガラス２１のみを分離回収することが可能であり、太陽電池モジュールのリサイクル／リユース手法としての実用上の効益を高めて有用性を向上させることが可能になる。

なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。

例えば、上述の実施形態では本発明が適用され得る太陽電池モジュールの構造の概要として図３に示す断面を有する太陽電池モジュール２０を挙げたが、本発明が適用され得る太陽電池モジュールの構造は、上述の実施形態におけるものに限定されるものではなく、太陽電池セルを包囲して封入する封止材とカバーガラスとの積層体を有するものであればどのような構造であっても良い。

１０ 太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置
１１ 加温槽
１２ 加温液
１３ 削剥手段
２０ 太陽電池モジュール
２１ カバーガラス
２２ 封止材
２３ 太陽電池セル
２４ バックシート
２５ アルミフレーム
２９ ガラス・封止材積層体

Claims (8)

1. 太陽電池モジュールから取り出された太陽電池セルを包囲して封入する封止材とカバーガラスとの積層体が加温液中に浸漬させられて加温された後、前記積層体が前記加温液中に浸漬させられて加温されながら前記カバーガラスから前記封止材が削剥されることを特徴とする太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法。
2. 前記加温液がシリコンオイルとエンジンオイルとのうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法。
3. 前記加温液の温度が９０〜４００℃に調節されることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法。
4. スクレイパー，ポリッシャー，及び擦過ロールのうちの少なくとも一つが用いられて前記カバーガラスから前記封止材が削剥されることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの板ガラスの回収方法。
5. 加温液を貯留すると共に熱源を備える加温槽と削剥手段とを有し、太陽電池モジュールから取り出された太陽電池セルを包囲して封入する封止材とカバーガラスとの積層体を前記加温槽内に載置し、前記熱源によって加熱した前記加温液中に浸漬させて加温した後、前記積層体を前記加温液中に浸漬させて加温しながら前記削剥手段によって前記カバーガラスから前記封止材を削剥することを特徴とする太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置。
6. 前記加温液がシリコンオイルとエンジンオイルとのうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項５記載の太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置。
7. 前記加温液の温度が９０〜４００℃に調節されることを特徴とする請求項５記載の太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置。
8. 前記削剥手段がスクレイパー，ポリッシャー，及び擦過ロールのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項５記載の太陽電池モジュールの板ガラスの回収装置。