JP2020092118A - 円筒型太陽電池の再利用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】資源の有効活用を可能にする円筒型太陽電池の再利用方法を提供する。【解決手段】軸方向の両側端部に封止部１３、１４が形成された透光性を備えた管状容器１１と、管状容器１１内に装入配置された発電シート１２とを有する円筒型太陽電池１０の再利用方法であり、管状容器１１の軸方向の両側端部を、管状容器１１に装入配置された発電シート１２よりも外側位置で切断し、管状容器１１の封止部１３、１４を除去して、開口部２３、２４が形成された容器本体２５を得る切断工程と、容器本体２５、発電シート１２、及び、封止部１３、１４のいずれか１又は２以上を再利用する再利用工程とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する円筒型太陽電池の再利用方法に関する。

従来から、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、例えば、環境にやさしく、クリーンなエネルギー源として、積極的な研究開発が進められている。
太陽電池には、平板型のものや円筒型のものがある。この円筒型太陽電池は、軸方向の両側端部に封止部が形成された透明の管状容器と、この管状容器内に装入配置された発電シートとを有しており（例えば、特許文献１参照）、以下の特長を備えている。
・管状容器の封止部はシール材を使用しない完全封止となっており、管状容器内への水分や酸素の侵入を遮断して、発電シートの劣化を抑制している。
・蛍光灯ランプと同様の方法で使用できるため設置が容易であり、軽量で持ち運び易い。
・円筒型であるため、あらゆる方向から集光でき一日の総発電量を多くできると共に、暴風や積雪の影響を受けづらい。

特許第５９６３１１８号公報

しかしながら、使用済みの円筒型太陽電池においては、再利用の具体的な方法について議論されておらず、産業廃棄物として処理されていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、資源の有効活用を可能にする円筒型太陽電池の再利用方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る円筒型太陽電池の再利用方法は、軸方向の片側又は両側の端部に封止部が形成された透光性を備えた管状容器と、該管状容器内に装入配置された発電シートとを有する円筒型太陽電池の再利用方法であって、
前記管状容器の前記軸方向の端部を、該管状容器に装入配置された前記発電シートよりも外側位置で切断し、前記管状容器の前記封止部を除去して、開口部が形成された容器本体を得る切断工程と、
前記容器本体、前記発電シート、及び、前記封止部のいずれか１又は２以上を再利用する再利用工程とを有する。

ここで、前記再利用工程で前記容器本体を再利用することを条件として、前記発電シートを前記容器本体の内部から前記開口部を介して取り出し、他の発電シートを前記容器本体内に前記開口部を介して装入配置し、該容器本体の該開口部を封止することが好ましい。
また、前記再利用工程で前記発電シートを再利用することを条件として、前記発電シートを前記容器本体の内部から前記開口部を介して取り出し、前記発電シートを、透光性を備えた他の容器本体に、該他の容器本体の軸方向の端部に形成された開口部を介して装入配置し、該開口部を封止することが好ましい。
そして、前記再利用工程で前記封止部を再利用することを条件として、前記封止部が有する栓部材を、透光性を備えた他の容器本体の軸方向の端部に形成された開口部に嵌入させて該開口部を封止可能とすることもできる。

本発明に係る円筒型太陽電池の再利用方法は、管状容器の軸方向の片側又は両側の端部を切断して封止部を除去することで、開口部が形成された容器本体を得ることができる。これにより、容器本体内の発電シートを、容器本体から開口部を介して取り出すことができるので、容器本体、発電シート、及び、除去した封止部のいずれか１又は２以上を、新たな製品の製造に利用できる。
従って、従来、産業廃棄物として処理されていた円筒型太陽電池を再利用でき、資源の有効活用が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る円筒型太陽電池の再利用方法の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同円筒型太陽電池の再利用方法を用いて得られる容器本体の斜視図、発電シートの斜視図、封止部を構成する栓部材の斜視図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る円筒型太陽電池の再利用方法は、例えば、管状容器１１及び発電シート１２を有する円筒型太陽電池１０を再利用（リサイクルやリユース）する方法である。なお、円筒型太陽電池１０は、色素増感型（ＤＳＣ）太陽電池であるが、透光性を備えた管状容器を有する太陽電池であれば特に限定されるものではなく、例えば、ペロブスカイト型（ＰＶＫ）太陽電池や有機薄膜型太陽電池等でもよい。以下、詳しく説明する。

まず、円筒型太陽電池（色素増感型太陽電池）１０の構成について説明するが、その構成は従来公知（例えば、特許文献１参照）であるため、以下簡単に説明する。
図１に示すように、円筒型太陽電池１０は、管状容器１１と、この管状容器１１内に装入配置された発電シート１２とを有している。
管状容器１１は、透光性を備える材料（透明な材料）、例えば、ガラスや樹脂（プラスチック）で構成され、その外径（太さ）は、例えば、１０〜４０ｍｍ程度である。この管状容器１１の軸方向の両側端部には、封止部１３、１４が形成（完全封止）されている。

この封止部１３、１４は、円柱状の栓部材１５、１６により構成されている。
栓部材１５、１６は、例えば、ガラス製や樹脂（プラスチック）製、あるいはゴム製の円柱状部１７と、この円柱状部１７の軸心位置に貫通状態で設けられた外部リード（例えば、金属製パイプ）１８とを有している。この円柱状部１７を、管状容器１１の軸方方向両側に形成された開口部１９、２０にそれぞれ嵌入することで、管状容器１１が完全封止されている。
なお、管状容器の封止部は、例えば、管状容器の端部表面を加熱溶融し径方向の外方から内方に向けて押圧することで形成してもよい。

発電シート１２は、図１、図２（Ｂ）に示すように、光電極、集電極、及び、対向電極で構成され、管状容器１１の内面に、集電極の表面に積層形成された光電極が当接され、集電極の内側には対向電極が絶縁体を介在して当接配置される。この光電極は増感色素を担持する半導体層で構成され、集電極は導電性部材で構成され、集電極上に光電極が焼成されて積層形成されている。また、対向電極と集電極は、それぞれ内部リード（図示しない）から金属製の箔２１、２２を介して外部リード１８に接続されている。
なお、管状容器１１内には、上記した発電シート１２が管状容器１１内に装入配置された状態で、電解液（図示しない）が封入されている。

（切断工程）
まず、使用済み品や製造過程で発生した不良品等である、図１に示す円筒型太陽電池１０を準備し、その管状容器１１の軸方向両端部を切断して封止部１３、１４を除去する。
封止部１３、１４の除去は、管状容器１１の軸方向の両側端部を、管状容器１１に装入配置された発電シート１２よりも外側位置（発電シート１２を傷付けない位置）で切断することにより行う。この切断は、管状容器１１の軸方向とは直交する面（軸とのなす角が９０度）で行うことが好ましいが、発電シート１２を傷付けない範囲で、多少（例えば、直交する面に対して±５度程度、更には±２度程度の範囲内で）ずれてもよい。また、切断は、少なくとも管状容器の軸方向の片側端部に対して行えばよい。

管状容器１１の各封止部１３、１４の除去は、図１に示すように、管状容器１１そのものを上記した位置で切断した後、切断した各封止部１３、１４を管状容器１１の軸方向の両側方へ引っ張り、箔２１、２２を伸ばして外部に露出させ、これを切断することで行っているが、管状容器１１と箔２１、２２の切断を一度に行ってもよい（切断を、管状容器の軸方向の片側端部のみに行った場合も同様）。
これにより、軸方向両側に開口部２３、２４が形成された円筒状の容器本体２５を得ることができる。なお、容器本体２５の切断部分の端面には、必要に応じて研磨等の処理を施すことが好ましいが、そのまま（未処理）でもよい。

（再利用工程）
容器本体２５、発電シート１２、及び、封止部１３、１４のいずれか１又は２以上を再利用する。なお、容器本体２５及び発電シート１２のいずれか一方又は双方を再利用する場合は、発電シート１２を容器本体２５の内部から開口部２３（又は開口部２４）を介して取り出す。この発電シート１２は、自由状態では平面状になろうとする弾性復元力を有するものであり、発電シート１２を容器本体２５の内面に取付け固定しなくても、略円筒状にして容器本体２５内に配置することで、その内面に当接した状態を維持できるものである（容器本体２５と発電シート１２が互いに傷付け合うことなく、発電シート１２を容易に取り出せる）。

まず、図２（Ａ）に示す、回収した容器本体２５を再利用する方法について説明する。
このような状況としては、例えば、容器本体２５は損傷していないが、発電シート１２等が損傷している場合がある。
容器本体２５は、例えば、以下に示すように、加工処理することなくそのままの状態で使用（リユース）できるが、必要に応じて、加工処理して使用（リサイクル）することもできる。

他の発電シート（発電シート１２と同様の構成）を、容器本体２５内に開口部２３（又は開口部２４）を介して装入配置し、容器本体２５の軸方向両側を封止する。この封止部の形成には、前記した栓部材１５、１６と同様の構成の栓部材を使用できるが、前記したように、容器本体の端部表面を、その周方向から加熱しながら押圧し縮径させることで、封止部を形成することもできる。なお、栓部材を使用するに際しては、容器本体２５の開口部２３、２４に栓部材の円柱状部を嵌入する前に、発電シート１２に内部リードを介して接続された箔を、外部リードに予め接続しておく。

上記した方法で、容器本体２５を用いて製造される、軸方向両側端部に封止部が形成された管状容器は、前記した管状容器１１よりも軸方向の長さが短くなるため、得られる円筒型太陽電池は、円筒型太陽電池１０より小型の太陽電池（例えば、規格が異なる円筒型太陽電池）となる。
製造した円筒型太陽電池は、上記した方法を用いることにより、容器本体、発電シート、及び、封止部のいずれか１又は２以上を再利用できる。

また、回収した容器本体２５は、溶解処理して使用（リサイクル）することもできる。
このような状況としては、例えば、容器本体２５に損傷があり、そのままの状態では円筒型太陽電池の製造に適さない場合がある。
この場合、回収した多数の容器本体２５のみを溶解処理して、又は、回収した容器本体２５を他の原料と共に溶解処理して、例えば、新たな管状容器を製造するための原料、又は、他の製品（円筒型太陽電池でもよい）を製造するための原料として使用することができる。

なお、切断して除去された封止部１３、１４についても、図２（Ｃ）に示すように、管状容器１１の切断された部分から栓部材１５、１６を取り外し、この栓部材１５、１６をそのままの状態で使用（リユース）することができる。この場合、栓部材１５、１６を、容器本体２５とは異なる透光性を備えた他の容器本体の軸方向両端部に形成された開口部に嵌入させて使用することができる。
また、栓部材１５、１６の外部リード１８のみを再利用することもできる。この場合、栓部材１５、１６の円柱状部１７（切断された封止部１３、１４）を、例えば、溶解処理や破砕処理することで、外部リード１８を円柱状部１７から分離して、外部リード１８を加工処理することなくそのままの状態で使用（リユース）、又は、溶解処理して原料として使用（リサイクル）することができる。

次に、図２（Ｂ）に示す、回収した発電シート１２を再利用する方法について説明する。
このような状況としては、例えば、発電シート１２は損傷していないが、容器本体２５が損傷している場合がある。
発電シート１２は、前記したように、光電極、集電極、及び、対向電極で構成されているため、再利用に際しては、光電極、集電極、及び、対向電極のいずれか１又は２以上を再利用できる。この発電シート１２は、そのままの状態で（加工処理することなく）使用できるが、必要に応じて切断し、その大きさを調整して使用することもできる。

なお、回収して再利用される発電シート１２は、容器本体２５とは異なる透光性を備えた他の容器本体に、該容器本体の軸方向の片側又は両側端部に形成された開口部を介して装入配置し、開口部を封止して使用することができるが、上記した容器本体２５に装入配置し、発電シートとして使用（回収した容器本体２５と発電シート１２の双方を使用）することもできる（更には栓部材１５、１６（外部リード１８）を使用することもできる）。このような状況としては、円筒型太陽電池１０の製造時に、封止部を完全封止できずに不良品が発生する場合（即ち、容器本体２５と発電シート１２の双方は使用可能な状態）等がある。

従って、本発明の円筒型太陽電池の再利用方法を用いることで、資源の有効活用が可能になる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の円筒型太陽電池の再利用方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、色素増感型太陽電池の再利用方法について説明したため、光電極、集電極、及び、対向電極で構成される発電シートを再利用したが、円筒型太陽電池の種類によって発電シートの種類は異なり、再利用する構成部材も異なる。
また、前記実施の形態においては、円筒型太陽電池の構成として、管状容器の軸方向の両側端部に、円柱状の栓部材を用いた封止部がそれぞれ形成された場合について説明したが、片側端部のみに円柱状の栓部材を用いた封止部が形成される場合もある。なお、栓部材を用いることなく完全封止する方法としては、例えば、前記した管状容器の両側端部表面を加熱溶融して封止部を形成する方法や、一側端部が予め有底に形成された管状容器の他側端部に封止部を形成する方法等がある。

１０：円筒型太陽電池、１１：管状容器、１２：発電シート、１３、１４：封止部、１５、１６：栓部材、１７：円柱状部、１８：外部リード、１９、２０：開口部、２１、２２：箔、２３、２４：開口部、２５：容器本体

Claims (4)

1. 軸方向の片側又は両側の端部に封止部が形成された透光性を備えた管状容器と、該管状容器内に装入配置された発電シートとを有する円筒型太陽電池の再利用方法であって、
   前記管状容器の前記軸方向の端部を、該管状容器に装入配置された前記発電シートよりも外側位置で切断し、前記管状容器の前記封止部を除去して、開口部が形成された容器本体を得る切断工程と、
   前記容器本体、前記発電シート、及び、前記封止部のいずれか１又は２以上を再利用する再利用工程とを有することを特徴とする円筒型太陽電池の再利用方法。
2. 請求項１記載の円筒型太陽電池の再利用方法において、前記再利用工程で前記容器本体を再利用することを条件として、前記発電シートを前記容器本体の内部から前記開口部を介して取り出し、他の発電シートを前記容器本体内に前記開口部を介して装入配置し、該容器本体の該開口部を封止することを特徴とする円筒型太陽電池の再利用方法。
3. 請求項１記載の円筒型太陽電池の再利用方法において、前記再利用工程で前記発電シートを再利用することを条件として、前記発電シートを前記容器本体の内部から前記開口部を介して取り出し、前記発電シートを、透光性を備えた他の容器本体に、該他の容器本体の軸方向の端部に形成された開口部を介して装入配置し、該開口部を封止することを特徴とする円筒型太陽電池の再利用方法。
4. 請求項１記載の円筒型太陽電池の再利用方法において、前記再利用工程で前記封止部を再利用することを条件として、前記封止部が有する栓部材を、透光性を備えた他の容器本体の軸方向の端部に形成された開口部に嵌入させて該開口部を封止可能とすることを特徴とする円筒型太陽電池の再利用方法。

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