CN112703066A - 太阳能电池模块的再利用方法以及再利用装置 - Google Patents

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Abstract

再利用方法适用于具备盖玻片(23)、电池层(21B)以及将它们密接的密封材料(24)的太阳能电池模块(20)。再利用方法将盖玻片(23)与密封材料(24)的界面加热至给定的温度范围，在该界面维持给定的温度范围的状态下从太阳能电池模块(20)的侧面对密封材料(24)施加力，从该界面剥离密封材料(24)以及电池层(21B)。

Description

太阳能电池模块的再利用方法以及再利用装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池模块的再利用方法以及再利用装置。
背景技术
太阳能发电作为基于可再生能源的发电而受到关注。伴随于此，预计今后会在各地设置大量的太阳能电池模块。因此，关注的是用于将使用完毕的太阳能电池模块再利用的结构、技术。
在太阳能电池模块的再利用中，重要的是如何以低成本实现再利用、以及如何以高收率回收材料。再利用的低成本化能够实现成本支付时间的缩短化，进而能够将再利用成本包括在产品的销售价格中。此外，太阳能电池模块具备包括稀有金属、有害物质的各种材料。因此，如果能够以高收率回收这些材料，则能够有助于地球资源的有效利用、产品成本的降低以及有害物质的非扩散。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-203061号公报
专利文献2：日本专利第5574750号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
专利文献1公开了在太阳能电池模块的再利用中，使用刮刀(刀片)将玻璃基板与其他材料分离的技术。但是，玻璃基板与其他材料的分离是通过利用刮刀将密接两者的密封材料切断而进行的。在这种情况下，在该分离后，大量的密封材料在密接于玻璃基板上的状态下残留。因此，在专利文献1的技术中，需要除去残留在玻璃基板上的密封材料的工序。该工序例如，是将密封材料在高温下烧成约13小时，并且进行热分解的工序，其结果是，再利用成本变得庞大，并且由于CO2的产生，环境负荷也变大。
此外，专利文献2公开了在通过加热而软化的密封材料上按压刮刀，从玻璃基板分离背面保护材料的技术。但是，该技术也使用刮刀，来切断密接玻璃基板和背面保护材料的密封材料。在这种情况下，与专利文献1所公开的技术同样地，在其分离后，大量的密封材料在密接于玻璃基板上的状态下残留。因此，在专利文献2的技术中，为了除去残留在玻璃基板上的密封材料，例如需要在高温下长时间烧成密封材料并进行热分解的工序。
本发明的实施方式提出了能够以低成本以及高收率回收材料的太阳能电池模块的再利用技术。
-用于解决课题的手段-
本发明的实施方式所涉及的再利用方法适用于具备盖玻片、电池层以及将它们密接的密封材料的太阳能电池模块。所述再利用方法将所述盖玻片与所述密封材料的界面加热至给定的温度范围，在所述界面维持所述给定的温度范围的状态下从所述太阳能电池模块的侧面对所述密封材料施加力，从所述界面剥离所述密封材料以及所述电池层。
-发明效果-
根据本发明的实施方式，能够实现能够以低成本以及高收率回收材料的太阳能电池模块的再利用技术。
附图说明
图1是表示再利用装置的第一例的图。
图2是表示再利用装置的第二例的图。
图3是表示分离装置的变形例的图。
图4是表示太阳能电池模块的第一例的图。
图5是表示电池层的例子的图。
图6是表示太阳能电池模块的第二例的图。
图7是表示再利用方法的第一例的图。
图8是表示再利用方法的比较例的图。
图9是表示图7的方法的第一时间点的分离的情况的图。
图10是详细地表示第一时间点的分离的情况的图。
图11是表示图7的方法的第二时间点的分离的情况的图。
图12是详细地表示第二时间点的分离的情况的图。
图13是表示图8的方法的分离的情况的图。
图14是表示模块温度与密封材料的密接力的关系的图。
图15是表示隔离板的接触角度与残留密封材料的关系的图。
图16是表示再利用方法的第二例的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对实施方式进行说明。
在实施方式中，为了使该说明容易理解，对于本发明的主要部位以外的构造或者要素，简化或者省略进行说明。此外，在附图中，对相同的要素标注相同的符号。另外，在附图中，虽然示意性地表示各要素的厚度、形状等，但并不表示实际的厚度、形状等。
<太阳能电池模块的再利用装置>
首先，对太阳能电池模块的再利用装置的例子进行说明。
图1表示再利用装置的第一例。
太阳能电池模块的再利用装置10具备加热装置11、分离装置12以及控制它们的控制部13。
加热装置(加热器)11将作为再利用的对象的太阳能电池模块加热至给定的温度范围。例如，在太阳能电池模块具备盖玻片(cover glass)、电池层以及将它们密接的密封材料的情况下，如后所述，加热装置11以将盖玻片与密封材料的界面加热至给定的温度范围为目的而设置。这是为了如后所述将密封材料与电池层一起从盖玻片剥离。
因此，加热装置11优选具有能够对盖玻片和密封材料的界面进行局部加热的功能。但是，加热装置11也可以对太阳能电池模块整体进行加热。这是因为，在这种情况下，通过将太阳能电池模块加热至给定的温度范围，并且从其侧面对密封材料施加力，能够将密封材料与电池层一起从盖玻片剥离。
由此，加热装置11的种类没有特别限定。加热装置11能够利用灯加热类型、电阻加热类型、高频加热类型、感应加热类型等。
分离装置12具有如下功能：相对于被加热装置11加热到给定的温度范围的太阳能电池模块，不切断密封材料地将密封材料以及电池层从盖玻片剥离。分离装置12具备工作台121、驱动部122以及隔离板123。工作台121用于设置或者搬运太阳能电池模块。驱动部122在与盖玻片或者工作台121的表面平行的方向上，将太阳能电池模块与隔离板123的相对速度设为给定的速度范围，并且将所述太阳能电池模块的侧面按压于所述隔离板。例如，驱动部122将工作台121上的太阳能电池模块沿朝向隔离板123的方向在给定的速度范围内送出。
隔离板123从太阳能电池模块的侧面对密封材料施加力。隔离板123只要能够对密封材料施加力，就不会被限制为形状、固定/可动等。例如，在该图中，隔离板123具有曲面部。该曲面部对于将施加于太阳能电池模块的侧面的力有效地转换为从盖玻片剥离密封材料以及电池层的力、即与盖玻片的表面垂直的力是有效的。此外，隔离板123既可以被固定，或者也可以在与盖玻片的表面平行的方向上、具体地说在朝向太阳能电池模块的方向上可动。
控制部13包括控制器以及存储器。控制器例如是CPU、MPU等。存储器例如是RAM、ROM等。控制部13既可以是组装于再利用装置10内的单元，或者也可以利用个人计算机等通用装置。
控制部13为了将密封材料与电池层一起从盖玻片剥离，例如，在加热装置11中对太阳能电池模块进行加热的给定的温度范围、以及在分离装置12中对太阳能电池模块进行搬运的给定的速度范围进行控制。例如，控制部13将给定的温度范围设定为40℃以上且140℃以下。此外，控制部13将给定的速度范围设定为24mm/秒以下(其中，除去0mm/秒)。关于将这些温度范围以及速度范围设定的根据，后述。
另外，在隔离板123的角度(与后述的隔离板的接触角度对应)能够以旋转轴O为中心进行变更且隔离板123的温度能够变更的情况下，控制部13也可以对隔离板123的角度以及温度中的至少一者进行控制。例如，控制部13通过控制隔离板123的角度，能够控制上述的密封材料以及电池层从盖玻片剥离的力。
根据这样的再利用装置，通过执行后述的再利用方法，能够从盖玻片与密封材料的界面剥离密封材料以及电池层。即，在太阳能电池模块的再利用中，盖玻片未被粉碎，且密封材料几乎不会残留在盖玻片上。因此，玻璃材料能够有效地再利用，并且也能够直接再利用盖玻片。
图2表示再利用装置的第二例。
本例的再利用装置10具有如下特征，与第一例相比，省略加热装置，且在分离装置12内设置加热器124。关于除此以外的方面，由于与第一例相同，因此通过在图2中也使用与在图1中使用的符号相同的符号，省略其详细的说明。
加热器124配置在工作台121的正下方。加热器124也可以组装于工作台121的内部。加热器124的种类没有特别限定，但优选利用能够小型化的电阻加热类型，例如热板等。
在作为再利用的对象的太阳能电池模块以盖玻片侧为下而配置于工作台121上的情况下，加热器124能够从盖玻片侧对太阳能电池模块进行加热。即，控制部13容易将太阳能电池模块的盖玻片与密封材料的界面设定为给定的温度范围。
因此，如果使用本例的再利用装置，则能够容易地减弱盖玻片与密封材料的界面处的密接力。其结果是，通过执行后述的再利用方法，能够从盖玻片与密封材料的界面剥离密封材料以及电池层。
图3表示分离装置的变形例。
该变形例能够应用于第一例(图1)以及第二例(图2)的双方。
该变形例的特征在于，代替图1以及图2的工作台121而设置有辊125。辊125具有使驱动部122对太阳能电池模块的搬运容易化的效果。此外，在将该变形例应用于第二例的情况下，也能够将图2的加热器124分别设置于图3的辊125之间，提高太阳能电池模块的加热效率。
<太阳能电池模块>
接下来，对太阳能电池模块的例子进行说明。
能够成为本实施方式的对象的太阳能电池模块的种类没有特别限制。作为再利用的对象的太阳能电池模块至少具备盖玻片、电池层以及将它们密接的密封材料。
以下，作为能够成为本实施方式的对象的太阳能电池模块的例子，对化合物系太阳能电池模块和硅系太阳能电池模块这两个进行说明。
图4表示太阳能电池模块的第一例。
第一例是化合物系太阳能电池模块的例子。化合物系太阳能电池模块与硅系太阳能电池模块相比，具有能够实现薄膜化以及低成本化的特征。
太阳能电池模块20具备电池组部21、后板22、盖玻片23以及密封材料24。电池组部21具备基板玻璃21A和基板玻璃21A上的电池层21B。即太阳能电池模块20具有电池层21B被2片玻璃板(盖玻片23和基板玻璃21A)夹着的构造。
其中，基板玻璃21A能够变更为树脂基板、金属基板、具有柔软性的柔性基板、例如不锈钢(SUS)、铝以及具有氧化铝的层叠构造的柔性基板等。此外，基板玻璃21A也可以包括钠、钠等碱金属。
电池层21B具有将光转换为电的功能。光从盖玻片23侧入射到电池层21B。电池层21B具有例如图5所示的构造。
在图5中，电池层21B具备基板玻璃21A上的第一电极层211、第一电极层211上的光电变换层212、光电变换层212上的缓冲层213以及缓冲层213上的第二电极层214。
第一电极层211例如是金属电极层。第一电极层211优选具备难以产生与光电变换层212的反应的材料。第一电极层211能够从钼(Mo)、钛(Ti)、铬(Cr)等中选择。第一电极层211也可以包括与第二电极层214内所包括的材料相同的材料。第一电极层211的厚度设定为200nm以上且500nm以下。
光电变换层212是多晶或者微晶的p型化合物半导体层。例如，光电变换层212具备包括I族元素、III族元素、作为VI族元素(硫属元素)的硒(Se)以及硫(S)的黄铜矿构造的混晶化合物(I-III-(Se，S)2)。I族元素能够从铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)等中选择。III族元素能够从铟(In)、镓(Ga)、铝(Al)等中选择。此外，光电变换层212除了硒以及硫之外，还可以包括作为VI族元素的碲(Te)等。光电变换层212被薄膜化，其厚度被设定为1μm以上且1.5μm以下。
缓冲层213例如是n型或者i(intrinsic)型高电阻导电层。在此所说的“高电阻”是指具有比第二电极层214的电阻值高的电阻值的意思。缓冲层213能够从包括锌(Zn)、镉(Cd)、铟(In)的化合物中选择。作为包括锌的化合物，例如有ZnO、ZnS、Zn(OH)2、或者作为它们的混晶的Zn(O、S)、Zn(O、S、OH)，以及ZnMgO、ZnSnO等。作为包括镉的化合物，例如有CdS、CdO、或者作为它们的混晶的Cd(O、S)、Cd(O、S、OH)。作为包括铟的化合物，例如有InS、InO或者作为它们的混晶的In(O、S)、In(O、S、OH)。此外，缓冲层213也可以具有这些化合物的层叠构造。缓冲层213的厚度设定为10nm以上且100nm以下。
缓冲层213具有使光电变换率等特性提高的效果，但也可以将其省略。在缓冲层213被省略的情况下，第二电极层214配置在光电变换层212上。
第二电极层214例如是n型导电层。第二电极层214例如优选具备禁制带宽较宽、电阻值足够低的材料。此外，第二电极层214成为太阳光等光的通道，因此优选具有使光电变换层212能够吸收的波长的光透射的性质。根据该含义，第二电极层214被称为透明电极层或者窗层。
第二电极层214例如具备添加有III族元素(B、Al、Ga、或者In)来作为掺杂剂的氧化金属。作为氧化金属的例子，有ZnO或者SnO2。第二电极层214例如能够从ITO(氧化铟锡)、ITiO(氧化铟钛)、IZO(氧化铟锌)、ZTO(氧化锌锡)、FTO(氟掺杂氧化锡)、GZO(镓掺杂氧化锌)等中选择。第二电极层214的厚度设定为0.5μm以上且2.5μm以下。
返回图4的说明。
后板(back sheet)22覆盖基板玻璃21A的背面。在此，基板玻璃21A的背面是指基板玻璃21A的两个表面中的、与设置有电池层21B的表面相反侧的表面。后板22例如具备PET(Poly Ethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、金属箔(例如，铝箔)等。
密封材料24配置在电池层21B与盖玻片23之间。盖玻片23例如是白板强化玻璃、透明的树脂板等。密封材料24例如具备EVA(Ethylene Vinyl Acetate)、PVB(Poly VinylButyral)、硅酮树脂等材料。密封材料24通过加压以及加热而将电池层21B密封，并且使电池层21B与盖玻片23相互密接。
图6表示太阳能电池模块的第二例。
第二例是硅系太阳能电池模块的例子。
太阳能电池模块20具备电池组部21、后板22、盖玻片23以及密封电池组部21的密封材料24。密封材料24使后板22以及盖玻片23相互密接。即，电池组部21被夹在后板22与盖玻片23之间。
硅系太阳能电池模块具备包括硅基板的电池组部21作为电池层。电池组部21与第一例所示的化合物系太阳能电池模块中的电池层同样地被密封材料24密封。
另外，对于后板22、盖玻片23以及密封材料24，由于与第一例相同，因此在此省略说明。
<太阳能电池模块的再利用方法>
接下来，对太阳能电池模块的再利用方法的例子进行说明。
·第一例
第一例涉及从太阳能电池模块几乎不会残留密封材料地将基板玻璃剥离的方法。
太阳能电池模块的再利用中的技术性课题之一是如何从盖玻片有效地剥离密封材料。例如，如上所述，EVA等密封材料一边将盖玻片与电池组部密接一边埋入其间，从而具有防止水分、灰尘等向电池组部侵入的作用。即，越实现更可靠的密封，越难以将密封材料从盖玻片剥离。
因此，本发明人等对如何在盖玻片上几乎不残留密封材料而能够从盖玻片剥离密封材料进行了研究，结果发现，太阳能电池模块的温度、具体而言是盖玻片与密封材料的界面的温度以及将密封材料剥离时对太阳能电池模块施加的力是重要的。基于该温度与力的关系，以往不存在将密封材料从盖玻片剥离的思想。
图7表示太阳能电池模块的再利用方法的第一例。
作为再利用的对象的太阳能电池模块20，作为前提，具备电池组部21、盖玻片23以及将它们密接的密封材料24。
如该图所示，在本例中，执行基于剥离的盖玻片分离工序，将太阳能电池模块20分离为盖玻片23和除此以外的电池组部21以及密封材料24。在此，基于剥离的盖玻片分离工序是指，将盖玻片23与密封材料24的界面设定为给定的温度范围，且在该界面维持给定的温度范围的状态下从太阳能电池模块20的侧面对电池组部21施加力的工序(步骤ST01)。
将盖玻片23与密封材料24的界面设定为给定的温度范围是为了减弱盖玻片23与密封材料24的密接力。其中，密封材料24不会加热到熔化为止。在本例中，密封材料24被设定为软化温度以上、熔化温度以下。此外，对电池组部21施加力，是为了以被施加了该力的部分为起点，将电池组部21以及密封材料24从盖玻片23剥离。
这样，根据第一例的方法，能够简易且顺畅地进行盖玻片23和除此以外的电池组部21以及密封材料24的分离。此外，在该分离后，盖玻片23未被粉碎，且密封材料24几乎不会残留在盖玻片23上。即，密封材料24完全不存在于盖玻片23上、或者是稍微残留于其边缘部的程度。
其结果是，根据本例的方法，作为从太阳能电池模块20分解的再利用用的盖玻片23，能够提供残留于玻璃主体的密封材料24的重量相对于玻璃主体的重量之比为9％以下的盖玻片23。其中，玻璃主体是指完全没有附着密封材料24的盖玻片23。因此，根据本例的方法，能够从盖玻片23有效地再利用玻璃材料，并且能够直接再利用盖玻片23。
图8表示太阳能电池模块的再利用方法的比较例。
比较例由于难以从盖玻片23剥离密封材料24，因此，涉及利用刮刀将密封材料24切断的技术。另外，图8中，在图8中，对与图7相同的要素标注相同的符号，由此使两者的比较容易化。
以往，一般不从盖玻片23剥离密封材料24，而是通过基于切断的盖玻片分离工序，将电池组部21和盖玻片23分离。在此，基于切断的盖玻片分离工序是指，通过利用刮刀将密封材料24切断，从而将电池组部21和盖玻片23分离的工序(步骤ST11)。
但是，在这种情况下，密封材料24大量残留在盖玻片23上。而且，为了将太阳光高效地引导至电池组部21，在盖玻片23的表面设置有多个微细的凹凸(压花)。即，在物理上除去残留在盖玻片23的凹部内的密封材料24是极其困难的。因此，在比较例中，需要对通过切断进行的盖玻片分离工序得到的盖玻片23进一步执行密封材料除去工序(步骤ST12)。
密封材料除去工序例如是将密封材料24在高温下烧成约13小时，并且进行热分解的工序，其结果是，再利用成本变得庞大，并且由于CO2的产生，环境负荷也变大。
以上，根据图7以及图8的比较可知，根据太阳能电池模块的再利用方法的第一例，能够基于太阳能电池模块的温度和施加于太阳能电池模块的力，从盖玻片剥离密封材料以及电池组部。因此，根据本例，能够实现能够以低成本以及高收率回收材料的太阳能电池模块的再利用技术。
接下来，参照图9～图13，并对太阳能电池模块的再利用方法的第一例的详细内容进行说明。另外，在图9～图13中，对与已经说明的图1～图8所示的要素相同的要素标注相同的符号，并省略其详细的说明。
首先，例如，从图4或者图6所示的太阳能电池模块20除去后板22。之后，使用图1的加热装置11或者图2的加热器124，将太阳能电池模块20设定为给定的温度范围、例如，40℃以上且140℃以下的温度。由此，预先减弱盖玻片23与密封材料24之间的结合力。
之后，如图9所示，将隔离板123按压于太阳能电池模块20的侧面。例如，在使隔离板123静止的状态下，使太阳能电池模块20向与工作台121的上表面平行的方向移动，其结果是，将隔离板123按压于太阳能电池模块20的侧面。该时间点是隔离板123最初与太阳能电池模块20的侧面接触的第一时间点。此时，电池组部21、即基板玻璃21A以及电池层21B从隔离板123受力。
例如，如图10所示，在隔离板123具备曲面部的情况下，若其曲面部与电池组部21接触，则电池组部21从隔离板123受到力F。该力F的一部分成为将电池组部21与密封材料24一起从盖玻片23剥离的力Fup。因此，如图11所示，电池组部21以及密封材料24以隔离板123与电池组部21的接触部为起点，从盖玻片23剥离。
在此，如图11所示，电池组部21一边被粉碎一边从盖玻片23剥离。因此，如图7所示，从盖玻片23分离的电池组部21以及密封材料24成为玻璃屑。关于从该玻璃屑回收电池组部21内的材料以及密封材料24的方法，后述。
此外，如图11所示，当隔离板123进入电池组部21与盖玻片23之间时，隔离板123与电池组部21的接触部也变化。该时间点是上述第一时间点以外的第二时间点。此时，如图12所示，在接触部P中，电池组部21从隔离板123受到力F。此外，接触部P的切线L与盖玻片23的表面所成的角度(接触角度)θ例如优选为36°以上且51°以下。关于其依据，后述。
此外，在第二时间点，隔离板123不与盖玻片23和密封材料24被分离的边界部X接触。
在此，简单地说明图8的比较例中的分离的情况。
如图13所示，在比较例中，使用刮刀(例如，热封刀)126将电池组部21与盖玻片23分离。该分离通过利用刮刀126切断密封材料24来进行。此时，刮刀126始终与盖玻片23和密封材料24分离的边界部X接触。
这样，在盖玻片23朝下的状态下将太阳能电池面板20朝向隔离板123送出，且将太阳能电池面板20的侧面按压于隔离板123，由此仅盖玻片23残留于工作台121上而直接流动，除此以外的电池组部21以及密封材料24作为玻璃屑而从盖玻片23分离。
此外，由于密封材料24几乎不残留在盖玻片23上，因此能够在短时间内以低成本进行盖玻片23的回收。此外，也能够直接再利用盖玻片23。
另外，如果使用本例的方法，则与以往相比，能够得到减少残留在盖玻片23上的密封材料24的量的效果。其中，残留在盖玻片23上的密封材料24的量、即本例的方法的效果的程度根据各种参数(模块温度、隔离板的接触角度、太阳能电池模块的搬运速度、隔离板温度等)而变化。关于这一点，后述。
·实验例
接下来，对决定上述第一例所涉及的效果的程度的参数的例子进行说明。以下说明的参数中的数值限定基于实验结果。作为再利用对象的太阳能电池模块具有作为化合物系太阳能电池模块的代表例的CIS系太阳能电池模块，并且具有图4所示的构造(其中，后板22被除去的状态)。
[模块温度]
图14表示模块温度和密封材料的密接力的关系。
为了防止水分、灰尘等侵入电池组部，密封材料具有在室温(RT)下使盖玻片与电池组部牢固地密接的作用。因此，在此，将室温、例如约20℃下的密封材料的密接力设为100％，通过模块温度来验证该密接力如何变化。
根据该图，密封材料的密接力、即相对于盖玻片的密接力随着模块温度、即盖玻片与密封材料的界面的温度上升而降低。其中，密封材料为EVA。例如，当模块温度达到40℃时，密封材料的密接力降低至室温时的密接力的约一半(约50％)。此外，当模块温度达到60℃时，密封材料的密接力降低至室温时的密接力的约25％，当模块温度达到120℃时，密封材料的密接力降低至室温时的密接力的约10％。
在基于上述剥离的盖玻片分离工序中，密封材料的密接力越低越好，但如果大致为室温时的密接力的50％以下，则如后所述，能够回收对玻璃材料的再利用无障碍的盖玻片。在此，玻璃材料的再利用无障碍的盖玻片是指残留密封材料的重量比为9％以下的盖玻片。此外，在将盖玻片的重量设为A，将残留于盖玻片上的密封材料的重量设为B的情况下，残留密封材料的重量比定义为(B/A)×100“％”。
因此，在密封材料为EVA的情况下，为了大致无障碍地进行盖玻片的回收，优选的是，模块温度为40℃以上。此外，如上所述，密封材料必须为软化温度以上、熔化温度以下。考虑到这一点，在EVA的情况下，优选模块温度为140℃以下。其结果是，能够得到如下效果：在模块温度为T1的范围内、即40℃以上且140℃以下时，能够简易地进行盖玻片的回收。
此外，在密封材料为EVA的情况下，为了进一步无障碍地进行盖玻片的回收，优选的是，模块温度为T2的范围内，即60℃以上且140℃以下。进而，如后所述，为了实现残留密封材料的重量比为3％以下的盖玻片，并获得基于上述的剥离的盖玻片分离工序的最大效果，模块温度为T3的范围内，即为120℃以上且140℃以下。
接下来，验证作为表示上述第一例所涉及的效果的指标的残留密封材料的重量比根据模块温度以外的其他参数如何变化。
[隔离板的接触角度]
图15表示隔离板的接触角度与残留密封材料的关系。
隔离板的接触角度是指隔隔离板与电池组部的接触部处的切线与盖玻片的表面(或者工作台的表面)所成的角度。例如，如图12所示，将接触部P处的切线L与盖玻片23的表面所成的角度θ定义为隔离板的接触角度。
隔离板的接触角度能够通过改变隔离板的形状、特别是曲面部的形状、或者改变将太阳能电池模块的侧面按压于隔离板时的隔离板的角度来改变隔离板的接触角度。此外，将太阳能电池模块的侧面按压于隔离板时的隔离板的角度例如如图1所示，在隔离板123能够以旋转轴O为中心旋转的情况下，能够容易地变更。
在该图中，横轴表示模块温度[℃]，纵轴表示残留密封材料的重量比(B/A)×100[％]。而且，在得到上述第一例的效果的模块温度的范围T1(40℃≤T1≤140℃)内，验证了为了使残留密封材料的重量比为9％以下所需要的隔离板的接触角度。
隔离板的接触角度准备4种(36°、41°、46°、51°)。根据该图可知，在隔离板的接触角度为36°以上且51°以下的范围内，残留密封材料的重量比为9％以下。此外，根据该图可知，在模块温度最低的点(40℃)下，残留密封材料的重量比最大。而且，在模块温度40℃下，残留密封材料的重量比最大的隔离板的接触角度为36°(最小值)和51°(最大值)。
即，若隔离板的接触角度低于36°或者超过51°，则容易预测在模块温度为T1的范围内，残留密封材料的重量比可能超过9％。因此，为了得到在模块温度为T1的范围内残留密封材料的重量比为9％以下的效果，隔离板的接触角度优选为36°以上且51°以下。
此外，如图14中说明的那样，模块温度在120℃以上且140℃以下的范围T3内起到使密封材料(EVA)的密接力最低的效果。因此，在图15中，若观察在该温度范围T3内残留密封材料的重量比根据隔离板的接触角度如何，则可知隔离板的接触角度为36°以上且51°以下，能够使残留密封材料的重量比为3％以下。因此，为了得到在模块温度为T3范围内残留密封材料的重量比为3％以下的效果，隔离板的接触角度优选为36°以上且51°以下。
[其他参数]
决定上述的第一例所涉及的效果的程度的参数除了模块温度以及隔离板的接触角度以外，还有太阳能电池模块的搬运速度、隔离板温度等。
在太阳能电池模块的再利用中，如上所述，在与盖玻片的表面平行的方向上，太阳能电池模块与隔离板的相对速度被设定为给定的速度范围，且太阳能电池模块的侧面被按压于隔离板。因此，验证了该给定的速度范围、例如太阳能电池模块的搬运速度(隔离板停止的情况)与残留密封材料的重量比的关系。其结果是，为了得到模块温度在T1的范围内残留密封材料的重量比为9％以下的效果，太阳能电池模块的搬运速度例如能够设为24mm/s以下(其中，0mm/s除外)。
即，明确了太阳能电池模块的搬运速度越慢，换言之，将密封材料从盖玻片剥离的速度越缓慢，残留于盖玻片上的密封材料的量越减少。但是，如果太阳能电池模块的搬运速度慢，则再利用中的吞吐量有可能变差。因此，若考虑该吞吐量，则太阳能电池模块的搬运速度例如能够设为3mm/s以上且24mm/s以下。
隔离板温度也会对残留密封材料的重量比造成影响。但是，通过实验进行验证时，只要隔离板温度不会极端变大，就不会对残留密封材料的重量比造成影响。例如，隔离板温度从超过约140℃的时间点起作用于使密封材料的剥离恶化的方向，若超过约200℃，则使残留密封材料的重量比极端增大。认为这是由于，若隔离板温度超过约140℃，则会发生密封材料(EVA)中的乙酸的脱离的一个原因。
因此，隔离板温度与模块温度同样，优选为140℃以下。如上所述，这与在模块温度为140℃以下时能够将残留密封材料的重量比设为9％以下的情况进行匹配。其中，隔离板的作用是将电池组部与密封材料一起从盖玻片剥离，密封材料的密接力的调整根据模块温度来进行。即，隔离板温度只要维持在室温就足够，且从再利用方法的控制性以及本实施方式的效果方面考虑，优选。
如以上说明的那样，根据第一例，能够简易地回收对玻璃材料的再利用没有障碍的盖玻片。即，根据第一例，能够实现能够以低成本以及高收率回收材料的太阳能电池模块的再利用技术。
·第二例
第二例涉及包括上述的第一例所涉及的方法的太阳能电池模块的再利用方法的整体流程。第二例是以高收率、低成本且低环境负荷从作为再利用的对象的太阳能电池模块回收构成它们的全部材料的技术。
第二例所涉及的再利用方法在于，具有以下3个工序。
1)盖玻片分离工序(步骤ST01)
2)移除(liftoff)工序(步骤ST02)
3)提取工序(步骤ST03)
盖玻片分离工序(步骤ST01)是利用图7以及图9～图12已经说明过的剥离的盖玻片分离工序。在该工序中，太阳能电池模块被分离为盖玻片和除此以外的玻璃屑(电池组部以及密封材料)。此外，移除工序(步骤ST02)是使用溶解液将电池组部中的电池层溶解，由此从该玻璃屑回收基板玻璃和密封材料的工序。进而，提取工序(步骤ST03)是通过从包括溶解的电池层的溶解液中提取溶解液中所包括的各种材料，来回收溶解液中所包括的各种材料的工序。
移除工序(步骤ST02)以及提取工序(步骤ST03)是使用溶解液的工序，因此也被称为液相再利用工序。
以下，一边参照图16，一边对第二例所涉及的太阳能电池模块的再利用方法进行说明。另外，作为再利用的对象的太阳能电池模块设为CIS系太阳能电池模块，且具有图4所示的构造(其中，包括未图示的框的状态)。
首先，通过框架除去工序，从作为再利用的对象的太阳能电池模块20卸下框架。在此，帧框架例如具备铝、铝合金等材料。接着，通过后板除去工序，从太阳能电池模块20剥离后板。框架除去工序以及后板除去工序通过公知的方法来执行。
接下来，通过盖玻片分离工序(步骤ST01)，从太阳能电池模块20剥离盖玻片23。如已经说明的那样，通过该工序得到的盖玻片23例如残留于玻璃主体的密封材料24的重量相对于玻璃主体的重量之比为9％以下。因此，残留于盖玻片23的密封材料为微量，其结果是，能够从盖玻片23有效地再利用玻璃材料，并且能够直接再利用盖玻片23。
另一方面，通过盖玻片分离工序得到的盖玻片23以外的玻璃屑包括电池组部21以及密封材料24。此外，电池组部21例如包括基板玻璃21A和电池层21B。例如，如图5所示，电池层21B包括第一电极层211、光电变换层212、缓冲层213以及第二电极层214。光电变换层212例如具备Cu(Inx、Ga1-x)(Sey、S1-y)2，其中，0≤x≤1，0＜y＜1。在作为电池层21B的主要部分的光电变换层212包括Cu、In以及Se情况下，通常将电池层21B称为CIS型。
这样，玻璃屑具有破裂的基板玻璃21A、电池层21B和密封材料24相互密接的状态。因此，玻璃屑通过移除工序(步骤ST02)，使用溶解液31溶解电池层21B，由此分离成破裂的基板玻璃21A、密封材料24和包括溶解的电池层21B的溶解液31。
例如，在溶解液31为硝酸溶液的情况下，例如CIS型的电池层21B溶解于硝酸溶液中。另一方面，夹着电池层21B的基板玻璃21A以及密封材料24不溶解于硝酸溶液中，因此彼此以固体的状态分离(移除工序)。此外，由于基板玻璃21A的重量较重，因此成为沉入硝酸溶液的槽32的底部的状态，且由于密封材料24的重量较轻，因此成为浮在硝酸溶液的槽32的上部的状态。
因此，基板玻璃21A以及密封材料24通过将玻璃屑浸渍于溶解液31中的移除工序而相互分离，且分别被回收。此外，通过该移除工序，CIS型的电池层21B以溶解于溶解液31中的状态被回收(液相再利用工序)。
最后，为了从除去了基板玻璃21A以及密封材料24后的溶解液31回收各种材料，执行提取工序(步骤ST03)。在通过该提取工序依次回收CIS型的电池层21B内所包括的铜(Cu)、铟(In)、硒(Se)、镓(Ga)、硫(S)、锌(Zn)等的情况下，它们的回收率能够实现90％以上。
以往，CIS型的电池层的回收例如通过研磨电池层并制成粉体来进行(粉体回收工序)。由该粉体回收工序得到的各种材料的回收率，从粉体这样的性质出发，纯度的提高存在极限，为1％以下。鉴于这样的实际情况，液相再利用工序由于电池层内所包括的各种材料的回收率格外地提高，因此可以说是非常优异的技术。
此外，硒是有害物质，因此从有害物质的非扩散的观点出发，也优选通过液相再利用工序以高回收率回收硒。进而，液相再利用工序使用溶解CIS型的电池层21B的药液、例如硝酸溶液作为溶解液31。这意味着例如可以不使用用于溶解EVA等密封材料24的有机溶剂。
根据使用上述的盖玻片分离工序、移除工序以及提取工序的太阳能电池模块的再利用方法，回收各种材料所需的再利用成本能够实现40日元/kg以下，具体而言，能够实现约34日元/kg。在以往的方法(图8+粉体回收工序)的情况下，回收各种材料所需的再利用成本约为57日元/kg，因此，第二例所涉及的方法从再利用成本的方面出发也是非常有效的。
另外，该约34日元/kg这样的数值若换算成太阳能电池模块的额定输出1W的成本，则相当于4.1日元/W。即，假设太阳能电池面板的每1W额定输出的制造成本为60～70日元/W，则再利用成本能够实现其制造成本的1成以下。
<总结>
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式，能够实现能够以低成本以及高收率回收材料的太阳能电池模块的再利用技术。
即，根据盖玻片分离工序，能够以低成本以及高收率回收盖玻片，并且不需要密封材料的烧成/分解工序，因此不会排出CO2，也能够减小环境负荷。此外，根据移除工序，能够以低成本以及高收率回收基板玻璃，并且不使用有机溶剂，因此也能够提高安全性。此外，根据移除工序，由于密封材料未被分解，因此也能够回收密封材料。进而，根据提取工序，通过从溶解液中化学地提取各种材料，能够以低成本以及高收率回收电池层内所包括的各种材料，并且还能够实现有害物质的非扩散这样的效果。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为一例而提出的，并不意图限定本发明的范围。这些实施方式能够以上述以外的各种方式实施，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式以及其变形包括在本发明的范围及主旨中，并且权利要求书所记载的发明以及其等同物也包括在本发明的范围及主旨中。
本申请主张2018年4月19日提交的基于日本国专利申请2018-080716号的优先权，将日本国专利申请2018-080716号的全部内容引用于本申请。
符号说明
10：太阳能电池模块的再利用装置，11：加热装置，12：分离装置，121：工作台，122：驱动部，123：隔离板，124：加热器，125：辊，126：刮刀，13：控制部，20：太阳能电池模块，21：电池组部，21A：基板玻璃，21B：电池层，211：第一电极层，212：光电变换层，213：缓冲层，214：第二电极层，22：后板，23：盖玻片，24：密封材料，31：溶解液，32：槽。

Claims (18)

1.一种太阳能电池模块的再利用方法，该太阳能电池模块具备盖玻片、电池层以及将盖玻片与电池层密接的密封材料，其中，
将所述盖玻片与所述密封材料的界面加热至给定的温度范围，
在所述界面维持所述给定的温度范围的状态下从所述太阳能电池模块的侧面对所述密封材料施加力，从所述界面剥离所述密封材料以及所述电池层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
所述给定的温度范围是所述密封材料的软化温度以上且熔化温度以下。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
所述密封材料是EVA，
所述给定的温度范围是40℃以上且140℃以下。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
通过隔离板施加所述力，
所述隔离板在最初与所述太阳能电池模块的侧面接触的第一时间点以外的第二时间点，不与所述盖玻片和所述密封材料被分离的边界部接触。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
所述隔离板具有在所述第二时间点而与所述密封材料接触的接触部，
所述接触部的切线与所述盖玻片的表面所成的角度为36°以上且51°以下。
6.根据权利要求4或5所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
在与所述盖玻片的表面平行的方向上，将所述太阳能电池模块与所述隔离板的相对速度设为给定的速度范围，并且将所述太阳能电池模块的侧面按压于所述隔离板，从而使所述力产生。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
所述隔离板的温度被维持为室温。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
所述电池层是CIS型的电池层。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
将所述密封材料以及所述电池层从所述盖玻片剥离后，残留于所述盖玻片的所述密封材料的重量是所述盖玻片的重量的9％以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
在所述太阳能电池模块为所述电池层配置于基板玻璃上、且所述电池层在所述盖玻片与所述基板玻璃之间夹着的构造的太阳能电池模块的情况下，对所述基板玻璃施加所述力，一边粉碎所述基板玻璃，一边从所述盖玻片剥离所述密封材料、所述电池层以及所述基板玻璃。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
通过将从所述盖玻片剥离开的所述密封材料、所述电池层以及所述基板玻璃浸渍于溶解液中，从而溶解所述电池层，并且分离所述基板玻璃与所述密封材料，
对所述基板玻璃和所述密封材料分别进行回收。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
通过利用在所述溶解液中两者的重量差分别回收所述基板玻璃以及所述密封材料。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中
所述溶解液是硝酸溶液。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的太阳能电池模块的再利用方法，其中，
在从所述溶解液回收所述基板玻璃和所述密封材料后，所述电池层内所包括的各材料通过从所述溶解液提取而被回收。
15.一种太阳能电池模块的再利用装置，该太阳能电池模块具备盖玻片、电池层以及将盖玻片与电池层密接的密封材料，其中，
所述太阳能电池模块的再利用装置具备：
加热器，将所述盖玻片与所述密封材料的界面加热至给定的温度范围；
隔离板，从所述太阳能电池模块的侧面对所述密封材料施加力；
驱动部，在与所述盖玻片的表面平行的方向上，使在所述太阳能电池模块与所述隔离板之间产生相对速度；以及
控制部，对所述加热器及所述驱动部进行控制，
所述控制部通过所述加热器将所述界面设定为所述给定的温度范围，
在所述界面维持所述给定的温度范围的状态下，通过所述驱动部从所述太阳能电池模块的侧面对所述密封材料施加所述力，从所述界面剥离所述密封材料以及所述电池层。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池模块的再利用装置，其中，
所述加热器从所述盖玻片侧将所述界面加热至所述给定的温度范围。
17.一种盖玻片，是从太阳能电池模块卸下的再利用用的盖玻片，
具备：
玻璃主体；以及
密封材料，附着于所述玻璃主体，
所述密封材料是对所述太阳能电池模块内的电池层进行密封的材料，
所述密封材料的重量是所述玻璃主体的重量的9％以下。
18.根据权利要求17所述的盖玻片，其中，
所述密封材料仅附着于所述玻璃主体的缘部。
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