JP2009302533A - 薄膜太陽電池モジュールをリサイクルする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能層の積層構造を備えた基板層と、機能層を封入するプラスチック層と、カバー層とから成る薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法を提供する。
【解決手段】基板層は、作用レーザービームに対して透過であり、電極層の第一機能層は、この作用レーザービームを吸収することができる。基板層の自由表面が作用レーザービームで走査されるので、第一電極層は、作用レーザービームの吸収に起因して、少なくとも部分的に蒸発させられ、故に、機能層の積層構造が基板層から分離される。基板層は、プラスチック層とカバー層とに取り付けられる機能層から切り離されて、その後別の更なる処理のために使用可能である。
【選択図】なし

Description

本方法は、ガラス又は他のレーザー透過材料の基板層を備えて成る薄膜太陽電池モジュールをリサイクルすることに関する。

薄膜太陽電池モジュールは、第一電極層、半導体層、第二電極層、前記の機能層を封入するためのプラスチック層、及び、カバー層が、挙げた順番で堆積させられる基板層から成る。プラスチック層は、基板層に沿った外周エッジ領域に直接接合される。

基板層が、用いられるレーザービームに透過であり、且つ、第一電極層が用いられるレーザービームを吸収することが可能である限り、機能層の材料にかかわらず、本方法を用いることが可能である。

取り除かれる層に吸収されるレーザービームを、レーザー透過基板層の自由表面に対して案内することによって、及び、この自由表面にこのレーザービームを向けることによって、完全なエッジ除去（edge deletion）を実行するために、及び、個別の又は複数の機能層を構造化するために、レーザービームを用いることが可能であることが、従来技術から知られている。

本発明にしたがう方法では、電極層に吸収されることのできるレーザービームの使用が必須である。これは、レーザーを用いてエッジ除去を実行する太陽電池モジュールの製造者及び／又は少なくとも第一電極層を構造化する太陽電池モジュールの製造者が、リサイクル方法を実行するためにこのレーザーを使用することができることを意味している。エッジ除去を実行するのに適した方法でビームを拡張し、形作ることが可能であるシステムを、本発明にしたがう方法を実行するためにもまた用いることができる。

その目的が、基板担持体にダメージを与えることなく、２０μｍから９０μｍまでの範囲の、及び、１０ｍｍから６０ｍｍまでの範囲の幅それぞれにわたってトラック（tracks）に沿った層の完全な除去であるエッジ除去及び構造化とは対照的に、基板担持体がダメージを受けるかどうかは、当該リサイクル方法とは無関係である。

比較すると、関心事は、１つ以上の層の完全な除去ではなく、基板層からの、機能層の積層構造の分離だけであり、第一電極層だけが少なくとも部分的に蒸発させられ、次に続く半導体層が可能な限り影響を受けないで残される。

同時に、プラスチック層と残りの機能層とが可能な限りカバー層と一体的に接着され続けることを確実にするために、プラスチック層が溶けないように、入熱乃至エネルギー入力からの局所的な熱負荷はできる限り低く維持されなければならない。

本発明が、実施例に基づきより詳細に説明される。

本方法を実行するために、薄膜太陽電池モジュールの基板層は、実施例の全てで、その自由表面から加工レーザービーム乃至作用レーザービーム（working laser beam）で走査される。

第一実施例にしたがい、まず、材料の気化乃至蒸気化の間に形成されるガスが流出することができないように、エッジ領域によって取り囲まれる内側領域が完全に走査される。結果として生じる取り囲まれたガス量乃至ガス体積（gas volume）によって、特に、結果として生じた第一電極層の溶融材料が基板層に凝固することが防止され、それによって、機能層の複合構造部分が基板層に再び接着できないことを確実にする。

走査は、好ましくは、通常長方形の薄膜太陽電池モジュールの縦方向又は横方向に延在するトラックに沿って行われる。一方の次に直接隣り合う他方の隣接するトラックを走査することにより、閉鎖領域が形成され、当該閉鎖領域にわたって、第一電極層が、基板層から自身を分離し、ガス体積が、結果として生じた内側空間で発達乃至拡大することができる。

しかしながら、この走査措置（scanning regimen）は、特にプラスチック層を軟化させるような望ましくない高熱負荷につながる。

トラックを互いから一定の間隔で走査することによって、熱負荷を減ずることが可能であり、当該間隔は、トラックの幅又はトラック幅の倍数と等しい。

作用レーザービームを用いて、互いから間隔を開けたトラックに沿った表面を走査し、次いで空間の領域で同一トラック間隔だけオフセットされたトラックに沿って走査することによって、エネルギー入力は、配置と時間との両者に関して、直接に隣接するトラックを次々に走査する場合よりもより均一である。

故に、プラスチック層に加えられる熱負荷が減少させられる一方で、短い処理時間に適合乃至調整させられた処理パラメータは変化しない。

トラックは、好ましくは、トラックの方向に対して直角な線に沿って作用レーザービームを集束させ、トラックの方向にそれを案内することにより、走査される。または、走査機（scanner）が薄膜太陽電池モジュールに対してトラックの方向に動かされる一方で、レーザービームがトラック幅の方向でトラックを走査する。２つの動作を他方の上に一方を重ねることによって、トラック内部の、それぞれ完全な表面がレーザービームで次々に走査され、走査角度を指定することによって、トラック幅を変更することが可能である。

走査処理の間、例えば、カバー層がヒートシンクに完全に接触するように、ヒートシンク上で薄膜太陽電池モジュールを位置決めすることにより、プラスチック層を、カバー層の方向から有利に冷却することが可能である。

内側領域が完全に走査され、したがって、機能層の複合層が基板層から分離した後で、プラスチック層のエッジ領域だけが、基板層に接着し続けている。

この接着を分離するためにレーザービームを再び用いることが可能である。好ましくは、プラスチック層は、軟化温度に達するまで熱伝導又は熱放射だけを用いて、基板層の方向からエッジ領域に沿って均一に加熱され、カバー層に接着し続けているプラスチック層を、それに未だ接着しているカバー層及び機能層と共に、基板層からはがすことができる。故に、エッジ領域に沿ってだけ加熱されたプラスチック層の内側領域は、カバー層に接着し続ける。

この処理ステップの後では、基板層と薄膜太陽電池モジュールの残りとは、別個の存在である。

プラスチック層のエッジ領域が基板層から分離されたのと同じようにして、機能層の残りの構造を備えたプラスチック層を、カバー層から分離することが可能である。

結局、一方では概して同一材料、特にガラスから作られる基板層及びカバー層と、他方では第二電極層及び半導体層に取り付けられるプラスチック層とが、更なる処理のために利用可能である。

実際的な経験が証明するように、形成するガス体積を封入しておくことは、常に有利ではない。これは、基板層と第一電極層との間に形成するガス体積を保持すること、又は、追加ガスを加えることによってガス体積を増加させること、あるいは、ガスを放出することによってガス体積を減少させることが、プロセスにとって、有益であるか否かは、特に第一電極層の材料特性によって決定されることを意味する。

故に、第二実施例では、内側領域が第一実施例で記述されるように走査される前に、少なくとも一つの開口が、プラスチック層が基板層に直接接着するエッジ領域に作り出される。本開口は、エッジ領域での部位を、例えば熱風を用いて局所的に加熱することにより作り出すことが可能であり、くさび又は管状片を挿入することにより開けたままにしておくことが可能である。この開口を通じて、形成されたガスの体積の全体又は一部分だけを流出させることが可能である。同様に、分離を促進するための僅かに超過した圧力を作り出すために、この開口を通して外部のガスを供給することも可能である。

Claims (9)

1. 薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法であって、当該方法では、薄膜太陽電池モジュールは、第一電極層、半導体層及び第二電極層を備えて成る積層構造を備えた基板層と、前記した機能層を封入するためのプラスチック層であって、外周エッジ領域に沿って基板層に直接接合されるプラスチック層と、カバー層と、から成り、基板層は、作用レーザービームに対して透過であり、且つ、第一電極層は、この作用レーザービームを吸収することが可能である、薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法において、
   基板層の自由表面が、作用レーザービームで走査され、第一電極層が、作用レーザービームを吸収することにより少なくとも部分的に蒸発させられ、機能層の積層構造が基板層から自身を分離するので、基板層が、プラスチック層とカバー層とに取付けられた機能層から切り離されて、別個の更なる処理のために利用可能となる、ことを特徴とする薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
2. プラスチック層が、軟化温度に達するまでカバー層の方向から加熱されること、及び、カバー層がプラスチック層からはがされるので、カバー層がプラスチック層に取付けられた機能層から切り離されて、別個の更なる処理のために利用可能となること、を特徴とする請求項１に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
3. 機能層が外周エッジ領域によって囲まれる内側領域にわたって完全に走査されること、及び、その後、エッジ領域が加熱されること、を特徴とする請求項１に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
4. 内側領域が互いに隣接するトラックに沿って走査され、第一電極層が基板層から自身を分離する閉鎖領域をもたらし、その結果、形成するガス体積を取り囲む閉じた内側空間が形成されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
5. 内側領域が、互いから間隔を開けて配置されるトラックに沿って走査され、当該間隔はトラックの幅又はトラックの幅の倍数に等しく、熱負荷を減少することを特徴とする請求項１に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
6. 走査処理の間、プラスチック層がカバー層の方向から冷却されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
7. 内側領域が走査される前に、少なくともひとつの開口が外周エッジ領域に作り出されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
8. 形成されるガスが、少なくともひとつ存在する作り出された開口を通じて内側空間から放出されることを特徴とする請求項７に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。
9. 外部のガスが、少なくともひとつ存在する作り出された開口を通じて内側空間に供給されることを特徴とする請求項７に記載の薄膜大陽電池モジュールをリサイクルするための方法。