JP2005311178A - 太陽電池基板材料の取り出し方法、太陽電池セルの再生方法及び太陽電池用インゴットの作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 使用済み若しくは製造工程途中のＥＶＡ中に封入された状態で不良品となった結晶シリコン系太陽電池モジュールの中からシリコン基板材料を取り出してリサイクルを可能とする。
【解決手段】 太陽電池モジュール１０のフレーム６、端子ボックス５、バックカバー３を取り外し、硝酸溶液等の酸溶液、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液、またはトリクロロエチレン等の有機溶剤中に浸漬した後、燃焼炉に導入し、ＥＶＡ２を燃焼して分解させることで、太陽電池セル１を取り出す。さらに、取り出した太陽電池セル１に対し、化学処理を施して反射防止膜、電極等を除去してシリコン基板材料を取り出す。また、取り出したシリコン基板材料を用いて太陽電池用シリコンウエハ及び太陽電池用シリコンインゴットを製造する。
【選択図】 図１
【解決手段】 太陽電池モジュール１０のフレーム６、端子ボックス５、バックカバー３を取り外し、硝酸溶液等の酸溶液、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液、またはトリクロロエチレン等の有機溶剤中に浸漬した後、燃焼炉に導入し、ＥＶＡ２を燃焼して分解させることで、太陽電池セル１を取り出す。さらに、取り出した太陽電池セル１に対し、化学処理を施して反射防止膜、電極等を除去してシリコン基板材料を取り出す。また、取り出したシリコン基板材料を用いて太陽電池用シリコンウエハ及び太陽電池用シリコンインゴットを製造する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、太陽電池モジュールの再生方法に関し、特に、結晶シリコン系太陽電池モジュールのシリコン基板材料の取り出し方法、太陽電池セルの再生方法及び太陽電池用インゴットの作製方法に関する。
近年、環境保全の問題などから太陽光発電システムが注目を浴びており、一般住宅向けを始め、その導入量が年々増加している。一方で、我が国における住宅向け太陽電池導入補助事業が始まって約１０年を迎えており、今後、屋根の吹き替えや家の建て替え等で設置している太陽電池モジュールが用済みになり、多量の太陽電池モジュールが廃棄されることになる。
現在、太陽電池モジュールは加熱処理により金属部品は分別されリサイクルされているが、残渣のスラグはセメント材料として処分されており、シリコン基板材料のリサイクルは殆ど行われていないのが現状である。
つまり、シリコン系太陽電池モジュールのシリコン基板材料は、例えば、熱架橋性の透明樹脂であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）により強固に封入されており、殆ど外気からの影響を受けないように保護された構造となっている。そのため、ＥＶＡ中に封入されたシリコン基板材料を取り出すことは困難であり、現時点では太陽電池モジュールのシリコン基板材料を取り出す方法が見出されていないため、シリコン基板材料のリサイクル化も進んでいないのが現状である。
なお、従来廃棄されるシリコンを再使用する方法として、シリコンスラッジを溶解して凝固させ高純度シリコンインゴットに再び加工する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、これらの方法は、大変なエネルギーや労力が必要であり、現段階では現実性に乏しいといった問題があった。
特開平９−１６５２１２号公報
特開平１０−１２０４９３号公報
上記したように、太陽電池モジュールの廃棄に当たっては、ＥＶＡ中に封入されたシリコン基板材料を取り出すことは困難であるため、未だ発電能力を失っておらず、かつ有価であるシリコン基板材料であっても廃棄しているのが現状であった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来廃棄処分となっていた結晶シリコン系太陽電池モジュール中のシリコン基板材料を取り出してリサイクル可能とするための太陽電池基板材料の取り出し方法、太陽電池セルの再生方法及び太陽電池用インゴットの作製方法を提供することにある。すなわち、使用済み若しくは製造工程途中の（具体的には、ＥＶＡ中に封入された状態で不良品となった）結晶シリコン系太陽電池モジュールの中のシリコン基板材料を取り出す方法を提供するものである。
本発明の太陽電池基板材料の取り出し方法は、ＥＶＡで包囲された太陽電池セルと受光面ガラスとが積層されてなる太陽電池モジュールから太陽電池セル中の基板材料を取り出す方法であって、前記太陽電池モジュールを酸溶液、アルカリ溶液または有機溶剤溶液に浸漬させた後、前記ＥＶＡを燃焼させることによって太陽電池セルを取り出すことを特徴としている。
このような取り出し方法とすることによって、太陽電池セルに割れ等の損傷を生じさせることなく太陽電池セルを取り出すことができ、再利用可能な状態で太陽電池セル中のシリコン基板材料を取り出すことができる。すなわち、太陽電池モジュールを酸溶液、アルカリ溶液または有機溶剤溶液に浸漬させることにより、ＥＶＡの基本構造であるエチレンユニットと酢酸ビニルユニットの主鎖の断裂がなされ始めていると予想される。そのため、ＥＶＡの熱分解開始温度が低下し、ＥＶＡが太陽電池セルを閉じ込める接着力またはセルに与えている圧力等が緩和されるため、その後ＥＶＡを燃焼させても、太陽電池セルに割れ等の損傷を生じさせないと考えられる。
また、太陽電池セルからの太陽電池基板材料（シリコン基板材料）の取り出しは、太陽電池セルの反射防止膜、電極、はんだ等及びＥＶＡを燃焼させる際に生じたシリコン基板材料の不純物層を、化学的な処理等によって取り除くことによって行なうことができる。具体的には、例えば、フッ酸処理によって反射防止膜、電極、はんだ等を除去し、硝酸とフッ酸の混合液処理または水酸化ナトリウム処理によって不純物層を除去する。また、塩酸と過酸化水素水からなる混合液に浸漬して処理し、シリコン基板材料表面の酸化を防いで表面を安定させ、次いで、アンモニア水と過酸化水素水からなる混合液に浸漬して処理し、シリコン基板材料表面を中和することが好ましい。
上記浸漬させる工程において、酸溶液の場合は、濃度が０．１重量％以上の硝酸溶液であることが好ましい。また、硝酸溶液は常温または常温以上（例えば、５℃〜８０℃の範囲）の液温とし、この硝酸溶液に太陽電池モジュールを３０秒以上浸漬することが好ましい。ここで、溶液の濃度を０．１重量％以上とし、浸漬時間を３０秒以上としたのは次の理由による。すなわち、溶液の濃度が０．１重量％以下で、浸漬時間が３０秒以下では、ＥＶＡの分解反応が促進されず、燃焼時に内部の太陽電池セルに割れや損傷を起こす確立が高くなるからである。従って、溶液の濃度は０．１重量％以上とし、浸漬時間は３０秒以上とする必要がある。なお、浸漬時間の上限としては、濃度０．１重量％で約１０００時間程度である。
また、上記浸漬させる工程において、アルカリ溶液の場合は、濃度が０．１重量％以上の水酸化ナトリウム溶液であることが好ましい。また、水酸化ナトリウム溶液は常温または常温以上（例えば、５℃〜８０℃の範囲）の液温とし、この水酸化ナトリウム溶液に太陽電池モジュールを３０秒以上浸漬することが好ましい。ここで、溶液の濃度を０．１重量％以上とし、浸漬時間を３０秒以上としたのは次の理由による。すなわち、溶液の濃度が０．１重量％以下で、浸漬時間が３０秒以下では、ＥＶＡの分解反応が促進されず、燃焼時に内部の太陽電池セルに割れや損傷を起こす確立が高くなるからである。従って、溶液の濃度は０．１重量％以上とし、浸漬時間は３０秒以上とする必要がある。なお、浸漬時間の上限としては、濃度０．１重量％で約１０００時間程度である。
また、上記浸漬させる工程において、有機溶剤溶液はトルエン、テトラヒドロフランまたはトリクロロエチレンであることが好ましい。また、これらの有機溶剤溶液の純度は、９９重量％以上であることが好ましい。また、トルエン、テトラヒドロフランまたはトリクロロエチレンの溶液は、常温または常温以上（例えば、５℃〜８０℃の範囲）の液温とし、この液温の溶液に太陽電池モジュールを３０秒以上浸漬することが好ましい。なお、上記したように、有機溶剤溶液の純度は、９９重量％以上であることが好ましいが、浸漬時間との関係で必ずしも９９重量％以上である必要はない。例えば、有機溶剤溶液の濃度を０．１重量％とした場合でも、浸漬時間を約１０００時間程度とすることで、ＥＶＡの基本構造であるエチレンユニットと酢酸ビニルユニットの主鎖の断裂がなされ始めていると考えられ、その後のＥＶＡの燃焼工程を良好に行うことができる。
また、上記ＥＶＡを燃焼させる工程において、雰囲気は酸化性雰囲気でも不活性雰囲気でもよく、酸素若しくは大気、または窒素、アルゴン等の不活性ガスとすることができる。この雰囲気の温度は、ＥＶＡの分解点に相当する温度以上であり、この温度で５分間以上保持することが好ましい。因みに、ＥＶＡの分解点に相当する温度は、４２０℃〜４６０℃付近である。従って、上記温度は低くても４２０℃以上とする。
この場合、太陽電池セルに割れ等を生じさせないためには、この雰囲気が上記温度に到達するまでの時間を５分以上とし、この温度に保持後、常温に降温させるまでの時間も５分以上とすることが好ましい。つまり、昇温時間及び降温時間が５分以下の急激な温度変化では、太陽電池セルに割れ等を生じる可能性が高くなるからである。ただし、より好ましい昇温時間は、昇温速度で言うと約２℃／分であり、より好ましい降温時間は、降温速度で言うと約４℃／分である。なお、昇温時間及び降温時間については、長くても２時間程度でよい。２時間以上かけても太陽電池セルの割れの発生に差が生じないからである。
また、本発明によれば、上記の方法により取り出された太陽電池基板材料は、太陽電池用シリコンウエハとして再生することができ、このシリコン基板材料を用いて新たな太陽電池用シリコンウエハを製造することができる。
また、上記の方法により取り出された太陽電池基板材料であるシリコン基板材料を溶解し、凝固させて、高純度の太陽電池用シリコンインゴットを製造することができる。
本発明によれば、廃棄処理される太陽電池モジュール（例えば、結晶シリコン系太陽電池モジュール）から、再利用可能な太陽電池基板材料（すなわち、シリコン基板材料）を取り出すことができる。また、取り出されたシリコン基板材料は、太陽電池用シリコンウエハとして新たな太陽電池セルに再利用することができる。さらに、取り出されたシリコン基板材料は、溶解し、凝固させて、高純度の太陽電池用シリコンインゴットに再び加工することもできる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の方法によってリサイクル処理される太陽電池モジュールの一例である結晶シリコン系太陽電池モジュールの例を示している。
この太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１が架橋性透明接着樹脂であるＥＶＡ２によって挟み込まれた状態で、入射光を取り込むことのできるフロントカバー４及び裏面を直接の外気にさらすことを防ぐためのバックカバー３が積層された構造となっている。また、図示しない架台等に設置するために周縁部がアルミニウム製のフレーム６で固定されており、各太陽電池セル１の出力を取り出すための端子ボックス５がバックカバー３のところに取り付けられている。
太陽電池モジュール１０の太陽電池セル１を取り出すためには、まず、太陽電池モジュール１０のフレーム６及び端子ボックス５を取り外し、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やフッ素系材料からなるバックカバー３を機械的な方法で剥離する。ただし、後の処理条件によってはバックカバー３を剥離しなくてもよい場合もある。
上記工程を経て、図２に示す解体途中のモジュール２０が得られる。解体途中のモジュール２０は、太陽電池セル１を封入したＥＶＡ２及びフロントカバー４のみになっており、ＥＶＡ２の表面は、フロントカバー４が積層されている部分を除いて露出された状態となっている。
次に、解体途中のモジュール２０を酸溶液、アルカリ溶液または有機溶剤中に一定の時間浸す。具体的には、図３に示すように、これらいずれかの液体６０を容器５０に入れ、容器５０中に解体途中のモジュール２０を投入し、解体途中のモジュール２０を液体６０に浸漬させて一定の時間その状態を保持する。
ここで、液体６０として酸溶液を使用する場合には、硝酸溶液であることが好ましい。また、硝酸溶液の濃度としては、０．１重量％以上であることが好ましい。濃度は、当然濃いほうが反応を促進し、効果的であるが、０．１重量％は反応を促進させる最低限の濃度である。また、浸漬時間は、少なくとも３０秒以上必要である。溶液の濃度が０．１重量％以下で、浸漬時間が３０秒以下では、ＥＶＡの分解反応が促進されず、燃焼時に内部の太陽電池セルに割れや損傷を起こす確立が高くなるからである。ただし、浸漬時間については、例えば６７．５％濃度の硝酸溶液の場合、長くても２４時間程度である。２４時間以上になると、ＥＶＡが犯されていくため、中に封入されている太陽電池セル１へ影響を及ぼし始めるからである。また、硝酸溶液の温度は、常温または常温以上であり、具体的には、５℃〜８０℃の範囲内が好ましい。
また、液体６０としてアルカリ溶液を使用する場合には、水酸化ナトリウム溶液であることが好ましい。また、水酸化ナトリウム溶液の濃度としては、０．１重量％以上であることが好ましい。濃度は、当然濃いほうが反応を促進し、効果的であるが、０．１重量％は反応を促進させる最低限の濃度である。また、浸漬時間は、少なくとも３０秒以上必要である。溶液の濃度が０．１重量％以下で、浸漬時間が３０秒以下では、ＥＶＡの分解反応が促進されず、燃焼時に内部の太陽電池セルに割れや損傷を起こす確立が高くなるからである。ただし、浸漬時間については、例えば１０Ｎ（Ｎ：規定濃度）の水酸化ナトリウム溶液の場合、長くても６時間程度である。６時間以上になると、ＥＶＡが犯されていくため、中に封入されている太陽電池セル１へ影響を及ぼし始めるからである。また、水酸化ナトリウム溶液の温度は、常温または常温以上であり、具体的には、５℃〜８０℃の範囲内が好ましい。
また、液体６０として有機溶剤を使用することも可能である。ここで、有機溶剤としては、トルエン、テトラヒドロフランまたはトリクロロエチレンが好ましく、そのいずれかの有機溶剤中に３０秒以上浸漬することが好ましい。ただし、浸漬時間については、９９％濃度の有機溶剤の場合、長くても１０時間程度である。１０時間以上になると、ＥＶＡが犯されていくため、中に封入されている太陽電池セル１へ影響を及ぼし始めるからである。この場合、有機溶剤の温度は、常温または常温以上であり、具体的には、５℃〜８０℃の範囲内が好ましい。また、使用する有機溶剤の純度は、９９重量％以上であることが好ましい。
上記工程を経て、ＥＶＡ２が液体６０の作用により変化した解体途中のモジュール３０が得られる。
次に、解体途中のモジュール３０を十分に純水で洗浄した後、図４に示すように解体途中のモジュール３０を電気炉等の焼成炉７０内に入れ、加熱して、ＥＶＡ２を分解させる。このときの焼成炉７０内の雰囲気は、大気、酸素、窒素、またはアルゴン等の不活性ガスのいずれかとする。
また、このときの加熱温度（雰囲気温度）は、ＥＶＡ２の分解点に相当する温度（分解温度）以上の温度とする。具体的には、ＥＶＡの分解温度は、４２０℃〜４６０℃付近であるので、加熱温度の好適な範囲としては、高温側に若干の余裕をとって、４２０℃〜５２０℃程度である。
この場合、解体途中のモジュール３０を、常温から上記加熱温度までいきなり加熱するのではなく、常温の焼成炉７０内にモジュール３０を置き、その加熱温度まで徐々に昇温する。具体的には、常温からその加熱温度まで少なくとも５分以上の時間をかけて昇温する。
また、加熱温度に到達後の加熱保持時間については、少なくとも５分以上保持する必要がある。５分以上保持することによってＥＶＡが分解、除去される。ただし、加熱保持時間は、ＥＶＡが分解、除去される状態によって決めればよい。
ＥＶＡが分解、除去された後、焼成炉７０内を、加熱温度から常温までいきなり冷却するのではなく、常温まで徐々に降温する。具体的には、加熱温度から常温まで少なくとも５分以上の時間をかけて降温する。
このように、焼成炉７０内の昇温及び降温を徐々に行うのは次の理由による。すなわち、昇温時間及び降温時間が５分以下の急激な温度変化では、太陽電池セルに割れ等を生じる可能性が高くなるからである。ただし、より好ましい昇温時間は、昇温速度で言うと約２℃／分であり、より好ましい降温時間は、降温速度で言うと約４℃／分である。つまり、昇温時間と降温時間の比率で言うと、２対１の関係となり、降温時間に比べて昇温時間の方を長くとる方が、より好ましい燃焼を行うことができる。
なお、焼成炉７０内に投入する解体途中のモジュール３０は、太陽電池セル１がＥＶＡ２の燃焼によって落下するのを防ぐため、ガラス４を下側にして静置する必要がある。
このような解体途中のモジュール３０の燃焼処理により、太陽電池セル１を挟み込んでいたＥＶＡ２は燃焼分解され、図５に示すようにガラス４上に太陽電池セル１が置かれた状態となる。
上記太陽電池セル１を取り出す工程において、前処理である液体６０中への浸漬処理を行なわない場合は、ＥＶＡ２の燃焼の際に太陽電池セル１が破損し、割れる割合が高いが、上記液体６０に浸漬させる処理を解体途中のモジュール２０に施すことによって、ＥＶＡ２の燃焼の際に太陽電池セル１が割れる割合を大幅に低減することができる。
この効果は次の理由によると考えられる。すなわち、ＥＶＡ２が液体６０の作用により、ＥＶＡの基本構造であるエチレンユニットと酢酸ビニルユニットの主鎖の断裂がなされ始めていると予想され、これによりＥＶＡの熱分解開始温度が低下し、ＥＶＡが太陽電池セルを閉じ込める接着力またはセルに与えている圧力等が緩和されるため、その後ＥＶＡを燃焼させても、太陽電池セルに割れ等の損傷を生じさせないためと考えられる。
このようにして取り出された太陽電池セル１は、ＥＶＡ２を燃焼させた際にはんだ材料１４が燃焼時の熱により溶解し、不純物である銀１３がシリコン基板材料１１に一部マイグレーションしているので、太陽電池セル１をそのまま新たな太陽電池モジュールに組み込んで使用することはできない。
従って、以下のような手順により、再利用可能な状態でシリコン基板材料１１を取り出す。すなわち、太陽電池セル１に対し、反射防止膜１２、銀電極１３およびはんだ１４を除去するとともに、シリコン基板材料１１表面の不純物がマイグレーションされている不純物層を除去して、シリコン基板材料１１を取り出す。以下に、その具体的な方法の一例を説明する。
まず、フッ酸処理にて反射防止膜１２、表裏面の銀電極膜１３及びはんだ１４を除去する。このとき、銀電極膜がガラス成分を含んでいる場合、その除去がより容易となる。ここで、フッ酸処理に使用される処理液は、フッ酸を０．１〜５０重量％含む処理液であることが好ましい。より好ましいフッ酸濃度は、１〜１０重量％である。フッ酸処理条件は、５〜８０℃で０．１〜５０分間が好ましく、より好ましくは１０〜４０℃で０．５〜１０分間である。また、フッ酸処理は、通常処理液に浸漬する方法が採用される。
次に、硝酸とフッ酸の混合液処理または水酸化ナトリウム処理にて不純物層を除去する。ここで、硝酸とフッ酸の混合液を使用する場合は、混合処理中の硝酸とフッ酸の割合は、好ましくは０．１〜５０：１であるが、より好ましくは２〜２０：１である。混合液に対する硝酸とフッ酸の合計量の割合は、０．１〜１００重量％であることが好ましく、１〜５０重量％であることがより好ましい。混合液処理条件は、５〜８０℃で０．１〜５０分間が好ましく、より好ましくは１０〜４０℃で０．５〜１０分間である。この場合も通常処理液に浸漬する方法が採用される。
一方、水酸化ナトリウム処理の場合は、水酸化ナトリウムを０．１〜３０重量％含む処理液であることが好ましい。より好ましい水酸化ナトリウム濃度は１〜１０重量％である。水酸化ナトリウム処理条件は、５〜９０℃で０．１〜５０分間が好ましく、より好ましくは６０〜９０℃で３〜２０分間である。この場合も通常処理液に浸漬する方法が採用される。
これらの処理の終了後は、塩酸と過酸化水素水からなる混合液に浸漬して処理し、シリコン基板材料１１表面の酸化を防いで表面を安定させ、次いで、アンモニア水と過酸化水素水からなる混合液に浸漬して処理し、シリコン基板材料１１表面の中和を図っておくとよい。
表面安定化用の混合液中の塩酸と過酸化水素水の割合は、０．１〜５：１であることが好ましく、より好ましくは０．５〜２：１である。混合液に対する塩酸と過酸化水素水の合計量の割合は、５〜８０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０〜４０重量％である。処理条件は、５〜９０℃で１〜４０分間が好ましく、より好ましくは６０〜８５℃で５〜２０分間である。
表面中和用の混合液中のアンモニア水と過酸化水素水の割合は、０．１〜５：１であることが好ましく、より好ましくは０．５〜３：１である。混合液に対するアンモニア水と過酸化水素水の合計量の割合は、５〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０重量％である。処理条件は、５〜９０℃で１〜４０分間が好ましく、より好ましくは６０〜８５℃で５〜２０分間である。
このように取り出されたシリコン基板材料は、太陽電池用シリコンウエハとして新たな太陽電池セルに再利用することができる。
また、このシリコン基板材料は、溶解して凝固させ、高純度シリコンインゴットに再び加工することもできる。
なお、はんだをディップしていない太陽電池セル構造の場合は、はんだ溶解によるシリコン基板材料へ銀のマイグレーションが起こらないため、そのままセルとして使用できる場合がある。
次に、本発明の太陽電池基板材料の取り出し方法を具体的に適用した実施例について説明する。
まず、使用済みの太陽電池モジュール１０（図１参照）のフレーム６及び端子ボックス５を取り外し、バックカバーフィルム３を機械的な方法で剥離した。それによって、太陽電池セルを封入しているＥＶＡとフロントカバーのみになった解体途中のモジュール２０（図２参照）を得た。
次に、解体途中のモジュール２０を約６７.５重量％の硝酸溶液に、約２４℃の常温で約２４時間浸漬させた。
次に、上記硝酸溶液に浸漬させた解体途中のモジュール２０に対し、ＥＶＡ２を燃焼させて除去した。ＥＶＡ２の除去のためには、解体途中のモジュール２０を常温から約２時間かけて５２０℃まで昇温し、５２０℃で約１時間保持した後、約２時間かけて常温に戻した。ここで、雰囲気温度（５２０℃）の保持時間は、基本的には５分以上でＥＶＡ２がほぼ完全に燃焼するため十分であるが、本実施例ではセル上に残存する有機物を完全燃焼させるべく、保持時間を１時間としている。
これらの工程によって、ＥＶＡ２は完全に燃焼分解され、太陽電池セル１（図６参照）を取り出すことができた。このとき、太陽電池セルのシリコン基板材料などに損傷や割れの発生は認められなかった。
上記太陽電池セル１（図６参照）では、不純物である銀１３がシリコン基板材料に一部マイグレーションして不純物層を形成している。そのため、太陽電池セル１をそのまま使用することができないので、以下のように薬品による処理を行なって、シリコン基板材料を取り出した。
まず、フッ酸処理にて反射防止膜と表裏面の銀電極膜及び銀電極膜にコーティングされているはんだとを除去するために、上記太陽電池セル１（図６参照）を、フッ素を５０重量％含むフッ酸に５分間浸漬させた。これによって、銀電極膜及びはんだが除去され、さらに、反射防止膜もフッ酸に溶け出し除去された。
次に、上記工程で得られた反射防止膜、銀電極膜及びはんだが除去されたシリコン基板材料を十分に純水洗浄した後、硝酸とフッ酸とを１０：１の重量割合で含む混合液に３０秒間浸漬し、シリコン基板材料に形成されている不純物層を除去した。
最後に、そのシリコン基板材料を十分に純水洗浄した後、塩酸及び過酸化水素水からなる混合液（塩酸と過酸化水素水とを１：１の割合で含み、混合液に対して、塩酸と過酸化水素水の合計量を２０％含む）により７０℃で１０分間処理し、次いで、アンモニア水及び過酸化水素水からなる混合液（アンモニア水と過酸化水素水とを３：１の割合で含み、混合液に対して、アンモニア水と過酸化水素水の合計量を２０％含む）により７０℃で１０分間処理した。これらの処理により、シリコン基板材料表面の酸化を防いで表面を安定させるとともに、表面を中和させた。
以上の処理によって、新たな太陽電池セルに使用可能なシリコン基板材料を取り出すことができた。
本発明の太陽電池基板材料の取り出し方法は、従来廃棄処分となっていた結晶シリコン系太陽電池モジュールの中からシリコン基板材料を取り出してリサイクルするような事業所での使用に活用できる。
１ 太陽電池セル
２ ＥＶＡ
３ フロントカバー
４ バックカバー
５ 端子ボックス
６ フレーム
１０ 太陽電池モジュール
２０、３０ 解体途中のモジュール
１１ シリコン基板材料
１２ 反射防止膜
１３ 銀電極
１４ はんだ
５０ 容器
６０ 液体
７０ 焼成炉
２ ＥＶＡ
３ フロントカバー
４ バックカバー
５ 端子ボックス
６ フレーム
１０ 太陽電池モジュール
２０、３０ 解体途中のモジュール
１１ シリコン基板材料
１２ 反射防止膜
１３ 銀電極
１４ はんだ
５０ 容器
６０ 液体
７０ 焼成炉
Claims (15)
- ＥＶＡで包囲された太陽電池セルと受光面ガラスとが積層されてなる太陽電池モジュールから太陽電池セル中の基板材料を取り出す方法であって、
前記太陽電池モジュールを酸溶液、アルカリ溶液または有機溶剤溶液に浸漬させた後、前記ＥＶＡを燃焼させることによって太陽電池セル中の基板材料を取り出すことを特徴とする太陽電池基板材料の取り出し方法。 - 前記酸溶液が硝酸溶液であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記硝酸溶液は濃度が０．１重量％以上であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記硝酸溶液は常温または常温以上の液温であり、当該硝酸溶液に前記太陽電池モジュールを３０秒以上浸漬することを特徴とする請求項３に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記アルカリ溶液が水酸化ナトリウム溶液であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記水酸化ナトリウム溶液は濃度が０．１重量％以上であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記水酸化ナトリウム溶液は常温または常温以上の液温であり、当該水酸化ナトリウム溶液に前記太陽電池モジュールを３０秒以上浸漬することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記有機溶剤溶液はトルエン、テトラヒドロフランまたはトリクロロエチレンであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン基板材料の取り出し方法。
- 前記トルエン、テトラヒドロフランまたはトリクロロエチレンは、常温または常温以上の液温であり、当該トルエン、テトラヒドロフランまたはトリクロロエチレンの溶液に前記太陽電池モジュールを３０秒以上浸漬することを特徴とする請求項８に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記ＥＶＡを燃焼させる工程における雰囲気が大気、酸素、窒素、またはアルゴン等の不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記ＥＶＡを燃焼させる前記雰囲気の温度が当該ＥＶＡの分解点に相当する温度以上であり、当該温度で５分以上保持することを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池基板材料の取り出し方法。
- 前記雰囲気の温度が４２０℃以上であることを特徴とする請求項１１に記載のシリコン基板材料の取り出し方法。
- 前記雰囲気が前記温度に到達するまでの時間を５分以上とし、当該温度に保持後、常温に降温させるまでの時間を５分以上とすることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のシリコン基板材料の取り出し方法。
- 前記請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の方法により取り出された太陽電池基板材料を用いて太陽電池セルを作製することを特徴とする太陽電池セルの再生方法。
- 前記請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の方法によって取り出された太陽電池基板材料を用いて太陽電池用インゴットを作製することを特徴とする太陽電池用インゴットの作製方法。
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