JP2006093336A - Method for taking out solar cell substrate material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池セル中の太陽電池基板材料の取り出し方法に関する。 The present invention relates to a method for taking out a solar cell substrate material from solar cells.
近年、環境保全の問題などから急速に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、今後は、設置されている太陽電池モジュールが屋根の吹き替え、家の建て替え等で用済みになって、廃棄処分がなされていく可能性がある。 In recent years, solar power generation systems have been attracting attention rapidly due to environmental conservation problems, and the amount of introduction has been increasing year by year, including those for general housing. On the other hand, about 10 years have passed since the introduction of solar cell subsidies for residential buildings in Japan, and in the future, installed solar cell modules will be used up by dubbing roofs, rebuilding houses, etc., and discarded. There is a possibility that it will be disposed of.
現在、太陽電池モジュールは加熱処理により金属部品を分別した後、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ほとんど行われていないのが現状である。 At present, after the solar cell module separates metal parts by heat treatment, the residual slag is disposed as a cement material, and the silicon substrate material is hardly recycled at present.
つまり、シリコン系太陽電池モジュール中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、ほとん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。 In other words, the silicon substrate material in the silicon-based solar cell module is tightly sealed with, for example, EVA (ethylene vinyl acetate), which is a heat-crosslinkable transparent resin, and is protected so as to be hardly affected by the outside air. It has a structure. Therefore, it is difficult to take out the silicon substrate material enclosed in EVA, and since no method has been found for taking out the silicon substrate material of the solar cell module at present, the silicon substrate material has not been recycled.
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。
上記したように、太陽電池モジュールの廃棄にあたっては、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。 As described above, when disposing of the solar cell module, it is difficult to take out the silicon substrate material enclosed in the EVA, so that the silicon substrate material that has not yet lost its power generation capability and is valuable. The current situation is that they are also discarded.
そこで本発明は、このような事情にかんがみてなされたものであり、その目的は、従来廃棄処分され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を提供することにある。すなわち、使用済みも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。 Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a solar cell for taking out and recycling a silicon substrate material in a crystalline silicon-based solar cell module that has been conventionally disposed of. An object of the present invention is to provide a method for taking out a substrate material. That is, the present invention provides a method for taking out a silicon substrate material in a crystalline silicon solar cell module that has been used or is in the middle of a manufacturing process (specifically, a defective product is encapsulated in EVA).
上記した目的を達成するため、本発明に係る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講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超臨界雰囲気中または亜臨界雰囲気中にさらし、前記EVAを分解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している。 In order to achieve the above-described object, a method for taking out a solar cell substrate material according to the present invention includes a substrate material in a solar cell from a solar cell module in which a solar cell surrounded by EVA and a learning surface glass are laminated. The solar cell module is exposed to a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere, and the EVA is decomposed to take out the substrate material in the solar cell.
このような発明によれば、超臨界雰囲気中または亜臨界雰囲気下においてEVAを分解し、除去することによって太陽電池セルを容易に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からシリコン基板材料を取り出すことができる。 According to such an invention, the solar cell can be easily taken out by decomposing and removing EVA in a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere, and silicon is removed from the solar cell in a reusable state. The substrate material can be removed.
また本発明は、超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気が、水、二酸化炭素、メタノール、エタノール、または酢酸を媒体としていることにより特徴づけられる。 Further, the present invention is characterized in that the supercritical atmosphere or subcritical atmosphere uses water, carbon dioxide, methanol, ethanol, or acetic acid as a medium.
前記発明において、水を媒体とする超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気は、温度が374.2±100℃の範囲内であり、雰囲気圧力が22.1±10MPaの範囲内に設定されることが好ましい。これは、水の超臨界点が温度約374℃程度、圧力が22MPa程度だからである。また、超臨界点付近での温度および圧力を低くする亜臨界条件を形成することで太陽電池モジュール中に封入された太陽電池セルへの温度、圧力による負荷を軽減し、処理することができる。 In the above invention, the supercritical atmosphere or subcritical atmosphere using water as a medium is preferably set such that the temperature is in the range of 374.2 ± 100 ° C. and the atmospheric pressure is in the range of 22.1 ± 10 MPa. . This is because the supercritical point of water is about 374 ° C. and the pressure is about 22 MPa. Further, by forming subcritical conditions for lowering the temperature and pressure in the vicinity of the supercritical point, the load due to the temperature and pressure on the solar cells enclosed in the solar cell module can be reduced and processed.
また、このように超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気の媒体として水を使用する際には、この水に酸溶液もしくはアルカリ溶液を添加してもよい。これにより、EVAの分解もしくはEVAとガラス界面の接着を和らげる効果が期待できる。すなわち、EVAの分解反応を促進することができる。 In addition, when water is used as a medium in a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere as described above, an acid solution or an alkali solution may be added to the water. Thereby, the effect of relieving the decomposition of EVA or the adhesion between the EVA and the glass interface can be expected. That is, the EVA decomposition reaction can be promoted.
前記発明において、メタノールを媒体とする超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気は、温度が239.9±100℃の範囲内であり、雰囲気圧力が8.1±5MPaの範囲内に設定されることが好ましい。これは、メタノールの超臨界点が温度約240℃程度、圧力が8.1MPa程度だからである。また、超臨界点付近での温度および圧力を低くする亜臨界条件を形成することで太陽電池モジュール中に封入された太陽電池セルへの温度、圧力による負荷を軽減し、処理することができる。 In the above invention, the supercritical atmosphere or subcritical atmosphere using methanol as a medium is preferably set such that the temperature is in the range of 239.9 ± 100 ° C. and the atmospheric pressure is in the range of 8.1 ± 5 MPa. . This is because the supercritical point of methanol is about 240 ° C. and the pressure is about 8.1 MPa. Further, by forming subcritical conditions for lowering the temperature and pressure in the vicinity of the supercritical point, the load due to the temperature and pressure on the solar cells enclosed in the solar cell module can be reduced and processed.
また、前記発明において、エタノールを媒体とする超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気は、温度が242.2±100℃の範囲内であり、雰囲気圧力が6.36±5MPaの範囲内に設定されることが好ましい。これは、エタノールの超臨界点が温度約242℃程度、圧力が6.3MPa程度だからである。また、超臨界点付近での温度および圧力を低くする亜臨界条件を形成することで太陽電池モジュール中に封入された太陽電池セルへの温度、圧力による負荷を軽減し、処理することができる。 In the above invention, the supercritical or subcritical atmosphere using ethanol as a medium has a temperature in the range of 242.2 ± 100 ° C. and the atmospheric pressure in the range of 6.36 ± 5 MPa. Is preferred. This is because the supercritical point of ethanol is about 242 ° C. and the pressure is about 6.3 MPa. Further, by forming subcritical conditions for lowering the temperature and pressure in the vicinity of the supercritical point, the load due to the temperature and pressure on the solar cells enclosed in the solar cell module can be reduced and processed.
また、前記発明において、二酸化炭素を媒体とする超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気は、温度が、超臨界温度31.1℃に対して−10℃〜+100℃の範囲内であり、雰囲気圧力が7.39±5MPaの範囲内に設定されることが好ましい。これは、二酸化炭素の超臨界点が温度約31℃程度、圧力が7.4MPa程度だからである。超臨界点付近での温度および圧力を低くすることで太陽電池モジュール中に封入された太陽電池セルへの温度、圧力による負荷を軽減し、処理することができる。しかし、二酸化炭素を媒体として用いる場合、超臨界温度は31.1℃程度と比較的低く、太陽電池モジュール中に封入されている太陽電池セルに対して何ら影響を与えることがないため、その反応を促進するために超臨界温度よりも低温側で−10℃(21.1℃)、高温側で+100℃(131.1℃)程度の範囲内の雰囲気中で処理することが可能である。 In the invention, the supercritical atmosphere or subcritical atmosphere using carbon dioxide as a medium has a temperature in the range of −10 ° C. to + 100 ° C. with respect to the supercritical temperature of 31.1 ° C., and the atmospheric pressure is 7 It is preferably set within the range of 39 ± 5 MPa. This is because the supercritical point of carbon dioxide is about 31 ° C. and the pressure is about 7.4 MPa. By reducing the temperature and pressure in the vicinity of the supercritical point, the load due to the temperature and pressure on the solar cells enclosed in the solar cell module can be reduced and processed. However, when carbon dioxide is used as a medium, the supercritical temperature is relatively low at about 31.1 ° C., and there is no influence on the solar battery cells enclosed in the solar battery module. In order to promote this, it is possible to perform the treatment in an atmosphere within a range of about −10 ° C. (21.1 ° C.) on the lower temperature side than the supercritical temperature and + 100 ° C. (131.1 ° C.) on the higher temperature side.
また、前記発明において、酢酸を媒体とする超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気は、温度が321.4±100℃の範囲内であり、雰囲気圧力が5.79±3MPaの範囲内に設定されることが好ましい。これは、酢酸の超臨界点が温度約321℃程度、圧力が5.8MPa程度だからである。また、超臨界点付近での温度および圧力を低くする亜臨界条件を形成することで太陽電池モジュール中に封入された太陽電池セルへの温度、圧力による負荷を軽減し、処理することができる。 In the above invention, the supercritical atmosphere or subcritical atmosphere using acetic acid as a medium has a temperature within a range of 321.4 ± 100 ° C. and an atmospheric pressure within a range of 5.79 ± 3 MPa. Is preferred. This is because the supercritical point of acetic acid is about 321 ° C. and the pressure is about 5.8 MPa. Further, by forming subcritical conditions for lowering the temperature and pressure in the vicinity of the supercritical point, the load due to the temperature and pressure on the solar cells enclosed in the solar cell module can be reduced and processed.
さらに、前記のEVAを分解・除去する工程において、太陽電池セルに割れ等を生じさせないためには、前記雰囲気が所定の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分以上とすることが好ましい。つまり、昇温時間および降温時間が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させるおそれがあるからである。より好ましい昇温時間は、昇温速度でいうと約2℃/分であり、より好ましい降温時間は、降温速度でいうと約4℃/分である。なお、昇温時間および降温時間については、長くとも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等の発生に差を生じないからである。 Furthermore, in the step of decomposing / removing the EVA, in order not to cause cracking or the like in the solar battery cell, the time until the atmosphere reaches a predetermined temperature is 5 minutes or more, and after maintaining the temperature, The time until the temperature is lowered to room temperature is preferably 5 minutes or more. That is, a sudden temperature change in which the temperature rise time and the temperature fall time are 5 minutes or less may cause cracking in the solar battery cell. A more preferable temperature increase time is about 2 ° C./min in terms of the temperature increase rate, and a more preferable temperature decrease time is about 4 ° C./min in terms of the temperature decrease rate. The temperature raising time and temperature falling time may be about 2 hours at the longest. This is because there is no difference in the occurrence of cracks or the like of the solar battery cells over 2 hours or more.
また、太陽電池モジュールを超臨界雰囲気中または亜臨界雰囲気中に投入する前に、硝酸、水酸化ナトリウム、トリクロルエチレンなどの薬液浸漬処理を施すようにしてもよい。これによれば、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るので、EVAの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を緩和させることができる。したがって、その後、太陽電池モジュールを超臨界雰囲気中または亜臨界雰囲気中に投入しても、太陽電池セルに割れ等の損傷を生じさせないようにすることができる。 In addition, before the solar cell module is put into a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere, a chemical immersion treatment such as nitric acid, sodium hydroxide, or trichloroethylene may be performed. According to this, since the main chain of the ethylene unit and the vinyl acetate unit, which is the basic structure of EVA, is broken, the decomposition start temperature of EVA is lowered, and EVA is applied to the adhesive force or cell that confines the solar cell. The pressure etc. which are can be relieved. Therefore, even if the solar cell module is subsequently placed in a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere, it is possible to prevent damage such as cracks from occurring in the solar cells.
上述のように構成される本発明の太陽電池基板材料の取り出し方法によれば、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。 According to the method for taking out a solar cell substrate material of the present invention configured as described above, a reusable solar cell substrate material (that is, a crystalline silicon-based solar cell module) (i.e., a crystalline silicon solar cell module) is used. , Silicon substrate material) can be taken out. Moreover, the taken-out silicon substrate material can be reused for new solar cells as a silicon wafer for solar cells. Furthermore, the taken-out silicon substrate material can be melted, solidified, and processed again into a high-purity solar cell silicon ingot.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明に係る太陽電池基板材料の取り出し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を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a crystalline silicon-based solar cell module which is an example of a solar cell module recycled by the method for taking out a solar cell substrate material according to the present invention.
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、および裏面が直接の外気にさらされるの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に取り付けられている。
This
本発明においては、まず、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、太陽電池モジュール10の端子ボックス5およびフレーム6を機械的な方法で取り外す(第1の工程)。かかる工程を経て、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、バックカバー3およびフロントカバー4からなる。
In the present invention, first, in order to take out the
次に、解体途中のモジュール20を硝酸溶液、水酸化ナトリウム溶液、またはトリクロルエチレン等の薬液中に一定時間浸漬させることが好ましい(第2の工程)。具体的には、図3に示すように、これらいずれかの薬液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、薬液60を浸漬させて一定の時間その状態を保持する。
Next, it is preferable to immerse the
例えば、薬液60として硝酸溶液を使用する場合には、反応を促進させる最低限の濃度が0.1重量%であるので、硝酸溶液の濃度が0.1重量%以上とされることが好ましい。また、浸漬時間は短いとEVA2の分解反応が促進されないので少なくとも30秒以上必要である。硝酸溶液の温度は、常温または常温以上であればよく、具体的には5℃〜80℃の範囲内であることが好ましい。これにより、EVA2が薬液60の作用によって変化し、解体途中のモジュール30を得ることができ、以降の工程において太陽電池セル1が割れる割合を大幅に低減させることができる。
For example, when a nitric acid solution is used as the
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に示すような反応炉80に投入する(第3の工程)。この反応炉80は、温度および圧力を制御しうるように構成されており、超臨界または亜臨界雰囲気を作り出すことができる。この超臨界雰囲気または亜臨界雰囲気は、水、二酸化炭素、メタノール、エタノール、または酢酸を媒体として形成する。そして、反応炉80内の温度および圧力を媒体ごとに所定レベルに調節し、十分な反応が得られるように所定の雰囲気保持時間を確保して、EVA2の分解を促進させる。この雰囲気保持時間については、少なくとも5分以上必要である。5分以上保持することによってEVA2が分解される。ただし、加熱保持時間は、EVA2が分解される状態によって決めればよい。
Next, after the
これにより、超臨界または亜臨界雰囲気中にさらされたモジュール30では、積層されているバックカバー3が加水分解され、粉体化される。また、太陽電池セル1を封入しているEVA2はゼリー状に分解され、除去することができる。さらに、図5に示すように、フロントカバー4とEVA2とを剥離することができる。
Thereby, in the
こうしてEVA2が分解、除去された後、反応炉80内の雰囲気温度を5分以上の時間をかけて、常温まで徐々に降温させる。急激な温度変化は、太陽電池セルに割れを生じさせる要因となりうるからである。反応炉80の雰囲気温度を上昇させる際も同様に5分以上の時間をかけて徐々に行うことが好ましい。
After the
しかしながら、超臨界または亜臨界雰囲気を解く時に降温する際、EVA2は再固化し、太陽電池セル1は再度EVA2中に閉じ込められた状態となる。但し、超臨界または亜臨界雰囲気下でEVA2は一旦、太陽電池セル1と分離しているため、超臨界または亜臨界雰囲気からモジュール30を取り出した後、再固化したEVA2中より太陽電池セル1を取り出すことは容易である。すなわち、例えば図6に示すように、再固化したEVA2を太陽電池セル1の界面において機械的に切り取ることで容易に取り出しが可能である(第4の工程)。
However, when the temperature is lowered when the supercritical or subcritical atmosphere is dissolved, the
なお、上記の工程中、セル電極であるはんだ材料は、その融点以上の超臨界もしくは亜臨界の雰囲気温度にさらされることで融解し、はんだ下にある電極材料の銀の一部が溶出してしまうことが考えられる。かかる点については、水もしくは他の媒体等で超臨界もしくは亜臨界の雰囲気温度をはんだ融点以下とすることで克服できる。 During the above process, the solder material that is the cell electrode melts when exposed to a supercritical or subcritical atmospheric temperature above its melting point, and a part of the silver of the electrode material under the solder elutes. It is possible to end up. Such a point can be overcome by setting the supercritical or subcritical atmosphere temperature below the solder melting point with water or other media.
あるいは、取り出された太陽電池セル1において、はんだ材料融解による銀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ことが確認されれば、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ができないので、シリコン基板材料11を再利用可能な状態にして取り出すことが好ましい。すなわち、酸処理またはアルカリ処理等を施すことで、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の表面の不純物がマイグレーションされている不純物を除去して、シリコン基板材料11が取り出される。
Alternatively, if it is confirmed that the
この場合、図7に示すように、フッ酸処理にて反射防止膜12、表裏面の銀電極膜13およびはんだ14を除去する。このとき、銀電極膜13がガラス成分を含んでいる場合、その除去がより容易になる。ここで、フッ酸処理に使用する処理液は、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。
In this case, as shown in FIG. 7, the
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が0.1〜50:1であることが好ましいが、より好ましくは2〜20:1とされる。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分間とされる。この場合も通常処理液に浸漬する方法が採用される。 Next, the impurity layer is removed by a mixed solution treatment of nitric acid and hydrofluoric acid or a sodium hydroxide treatment. Here, when using a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, the ratio of nitric acid and hydrofluoric acid during the mixing treatment is preferably 0.1 to 50: 1, more preferably 2 to 20: 1. Is done. The ratio of the total amount of nitric acid and hydrofluoric acid to the mixed solution is preferably 0.1 to 100% by weight, and more preferably 1 to 50% by weight. The mixed solution treatment condition is preferably 5 to 80 ° C. for 0.1 to 50 minutes, more preferably 10 to 40 ° C. for 0.5 to 10 minutes. Also in this case, a method of immersing in a normal processing solution is employed.
一方、水酸化ナトリウム処理の場合には、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。 On the other hand, in the case of sodium hydroxide treatment, a treatment liquid containing 0.1 to 30% by weight of sodium hydroxide is preferable. A more preferable sodium hydroxide concentration is 1 to 10% by weight. Sodium hydroxide treatment conditions are preferably 5 to 90 ° C for 0.1 to 50 minutes, more preferably 60 to 90 ° C for 3 to 20 minutes. Also in this case, a method of immersing in a normal processing solution is employed.
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の表面の中和を図っておくとよい。
After completion of these treatments, treatment is performed by immersing in a mixed solution composed of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution to prevent oxidation of the surface of the
このように取り出されたシリコン基板材料11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11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。したがって、結晶シリコン系太陽電池モジュール10中の太陽電池セル1をリサイクルすることができるようになる。
The
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、シリコン基板材料11にはんだ溶解による銀電極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再利用することも可能である。
In the case of a solar cell structure in which the solder is not dipped, the migration of the silver electrode due to melting of the solder does not occur in the
次に、本発明に係る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。なお、以下の説明において、第1、第2工程および第4工程については上記と同様であり説明が重複するため、第3の工程について詳述することとする。 Next, an embodiment in which the method for taking out the solar cell substrate material according to the present invention is specifically applied will be described. In the following description, the first, second, and fourth steps are the same as described above, and the description is redundant. Therefore, the third step will be described in detail.
まず、第1の工程により、使用済みの太陽電池モジュール10(図1参照)の端子ボックス5およびフレーム6を機械的な方法で取り外し、20mm角サイズの解体途中のモジュール20を得た。
First, in the first step, the
次に、第2の工程により、解体途中のモジュール20を約65重量%の硝酸溶液に6時間程度浸漬させて薬液処理を施し、モジュール30を得た。
Next, in the second step, the
続いて第3の工程では、薬液処理後の解体途中のモジュール30を十分に純水で洗浄した後、反応炉80に投入して超臨界雰囲気中にさらした。本実施例においては、超臨界雰囲気は水単体を媒体として形成した。
Subsequently, in the third step, the
かかる形態において、反応炉80は、内径が29.5mm、高さが75mmであり、内容積が約51.2mlで形成されたものを用いた。また、圧力計へのパイプ部分の容積が約17.7ml(管内径3.2mm、長さ2.2m)であり、容積は合計で約68.9mlであった。
In such a form, the
また、媒体である水の量は、本実施例においては21.3mlとした。ここで、水に約1%程度の酸溶液もしくはアルカリ溶液を添加してもよく、例えば酸溶液として酢酸や硫酸、アルカリ溶液として水酸化ナトリウムや、水酸化カリウムを用いることができる。これにより、EVAの分解もしくはEVAとガラス界面の接着を和らげる効果を期待することができる。 The amount of water as a medium was 21.3 ml in this example. Here, an acid solution or alkaline solution of about 1% may be added to water. For example, acetic acid or sulfuric acid can be used as the acid solution, and sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used as the alkaline solution. As a result, it is possible to expect the effect of reducing the decomposition of EVA or the adhesion between the EVA and the glass interface.
また、かかる反応炉80内は、雰囲気温度を約374℃に設定し、雰囲気圧力を23MPaに制御した。そして、これらの条件のままで、雰囲気保持時間を60分確保した。
In the
これにより、反応炉80の雰囲気中にさらされたモジュール30は、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が加水分解され、粉体化されていく。また、太陽電池セル1を封入しているEVA2はゼリー状に分解され、除去可能な状態となる。さらに、フロントカバー4とEVA2の界面は剥離可能な状態となる(図5参照)。
As a result, the
かかる第3の工程は、水を媒体にして反応炉80内の雰囲気を形成するだけでなく、メタノールやエタノールを媒体としてもよい。また、二酸化炭素を媒体として反応炉80の雰囲気を形成する場合には、媒体である二酸化炭素の量を45mlとする。そして、反応炉80の雰囲気温度を120℃、雰囲気圧力を20MPaに制御して二酸化炭素臨界雰囲気を形成することが好ましい。また、雰囲気保持時間についてはEVAとの反応を促進するためにとするため60分確保することが好ましい。
In the third step, not only the atmosphere in the
さらに、酢酸を媒体として反応炉80の雰囲気を形成する場合には、媒体である酢酸の量を25mlとする。そして、反応炉80の雰囲気温度を321℃、雰囲気圧力を5.8MPaに制御して酢酸臨界雰囲気を形成することが好ましい。また、雰囲気保持時間についてはEVAとの反応を促進するためにとするため30分確保することが好ましい。
Furthermore, when the atmosphere of the
モジュール30は、これらの媒体による雰囲気下においても、前記と同様にバックカバー3が加水分解されて、粉体化され、太陽電池セル1を封入しているEVA2がゼリー状に分解されるとともに、フロントカバー4とEVA2の界面が剥離可能な状態となる。
In the
次に、図6に示すように、第4の工程により、再固化したEVA2を太陽電池セル1の界面において機械的に切り取ることで太陽電池セル1を取り出し、適宜の酸処理またはアルカリ処理を施してシリコン基板材料11を得ることができた。
Next, as shown in FIG. 6, in the fourth step, the
なお、上記実施例において、第3の工程の超臨界または亜臨界雰囲気を、水、二酸化炭素、メタノール、エタノール、または酢酸のいずれかを単独で媒体として形成した場合について説明したが、本発明はこれらに限定されず、水、二酸化炭素、メタノール、エタノール、または酢酸の混合物が媒体とされてもよい。例えば、水と酢酸の混合物を媒体とする場合には、混合割合が約20:1、合計量が21mlである混合物を使用し、雰囲気温度が373℃、雰囲気圧力が22MPaに制御され、雰囲気保持時間が60分以上とされることが好ましい。 In the above embodiment, the case where the supercritical or subcritical atmosphere in the third step is formed by using water, carbon dioxide, methanol, ethanol, or acetic acid alone as a medium has been described. Without being limited thereto, water, carbon dioxide, methanol, ethanol, or a mixture of acetic acid may be used as the medium. For example, when a mixture of water and acetic acid is used as a medium, a mixture having a mixing ratio of about 20: 1 and a total amount of 21 ml is used, the atmospheric temperature is controlled to 373 ° C., the atmospheric pressure is controlled to 22 MPa, and the atmosphere is maintained. The time is preferably 60 minutes or more.
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有効である。 The method for taking out the solar cell substrate material of the present invention is effective for use in business establishments in which the silicon substrate material is taken out from the crystalline silicon solar cell module that has been conventionally disposed of and recycled.
1 太陽電池セル
11 シリコン基板材料
12 反射防止膜
13 銀電極
14 はんだ
10 太陽電池モジュール
20,30 解体途中のモジュール
2 EVA
3 バックカバー
4 フロントカバー(受光面ガラス)
5 端子ボックス
6 フレーム
50 容器
60 薬液
80 反応炉
DESCRIPTION OF
3 Back cover 4 Front cover (light-receiving surface glass)
5
Claims (10)
前記太陽電池モジュールを超臨界雰囲気中または亜臨界雰囲気中にさらし、前記EVAを分解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。 A method of taking out a substrate material in a solar battery cell from a solar battery module in which a solar battery cell surrounded by EVA and a light-receiving surface glass is laminated,
A method for removing a solar cell substrate material, comprising: exposing the solar cell module to a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere and decomposing the EVA to take out a substrate material in a solar cell.
Before putting a solar cell module into a supercritical atmosphere or a subcritical atmosphere, chemical | medical solution immersion processes, such as nitric acid, sodium hydroxide, and a trichloroethylene, are given, The any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. A method for taking out the solar cell substrate material.
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