JP6271468B2 - 太陽電池モジュールのリサイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールのリサイクル装置に関する。

使用済の太陽電池モジュールの構成材料（ガラス基板、封止剤、太陽電池セル、配線材、バックシート等）を再利用するために、各材料を互いに分離する必要がある。ガラス基板から、太陽電池セルを含む他の材料を分離する際に、リサイクル装置が用いられる。

従来のリサイクル装置として、以下に示される特許文献１に記載されたものがあった。これは、剥離剤溶液中に太陽電池モジュールを浸漬してガラス基板と他の材料とを分離するものである。

また、特許文献２に記載されたリサイクル装置として、封止剤を加熱して軟化させ、加熱したブレードをガラス基板と他の材料との間に当接させて分離するものがあった。

特開２０１４−１０４４０６号公報 特許５５７４７５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたリサイクル装置には、以下のような課題があった。

特許文献１における段落［００１９］に記載されたように、太陽電池モジュールを剥離剤溶液に浸漬し、剥離剤を封止剤へ浸透させ膨潤させてガラス基板から他の材料を剥離する。このような、有機溶媒を使用した剥離は一般に行われている。しかし、有機溶媒が太陽電池セルに侵入して再利用に支障をきたすおそれがあり、また剥離に時間を要するという課題があった。

特許文献２に記載されたリサイクル装置では、特許文献２に添付された図６等を参照しても、モジュールの搬送機構やブレードの動作について詳細に説明されていない。このため、ガラス基板と他の材料との間に確実にブレードを当接させて分離するための機構が不明であり、改善の余地があった。

本発明は上記事情に鑑み、太陽電池モジュールの反り等にも追従し、確実にガラス基板と他の材料との間にブレードを当接させて短時間で効率良く剥離することが可能な太陽電池モジュールのリサイクル装置を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールのリサイクル装置は、
ガラス基板と他の材料とを剥離する太陽電池モジュールのリサイクル装置において、
前記太陽電池モジュールを与えられて搬送する複数の上流搬送手段を有する上流搬送部と、
前記上流搬送部により搬送された前記太陽電池モジュールに対し、前記ガラス基板と前記他の材料との間に当接して剥離するブレードを有する刃物部と、
剥離された前記ガラス基板を搬送する複数の下流搬送手段を有する下流搬送部と、
前記上流搬送部、前記刃物部、前記下流搬送部のそれぞれの動作を制御する中央処理制御装置と、
を備え、
前記ブレードは分割された複数の分割刃を有し、
前記分割刃のそれぞれに独立して設けられたバッファ機構をさらに備え、
前記バッファ機構により、前記分割刃のそれぞれが前記太陽電池モジュールの反りに追従することを特徴とする太陽電池モジュールリサイクル装置である。

本発明の太陽電池モジュールのリサイクル装置によれば、太陽電池モジュールの反り等にも追従し、確実にガラス基板と他の材料との間にブレードを当接させて短時間で効率良く剥離することが可能である。

太陽電池モジュールの構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態による太陽電池モジュールのリサイクル装置の概略構成を示す縦断面図である。 同太陽電池モジュールのリサイクル装置における主要な部分を拡大して示す縦断面図である。 同太陽電池モジュールのリサイクル装置における上流搬送部、刃物部、下流搬送部を示す縦断面図である。 同刃物部のブレードの分割状態を示す正面図及び上面図である。 同刃物部のバッファ機構を示す縦断面図である。 同刃物部を拡大して示す縦断面図及び横断面図である。 同刃物部の他のバッファ機構を示す縦断面図及び上面図である。 同刃物部の刃先形状の例を示す平面図である。 同刃物部におけるブレードの刃先の位置を示す縦断面図である。 上記太陽電池モジュールのリサイクル装置における上流搬送部の上流搬送ローラの構成を示す縦断面図及び側面図である。 同上流搬送ローラにおける下側搬送ローラのバッファ機構を示す縦断面図である。 同上流搬送部におけるＩＲランプヒータの配置を示す縦断面図である。 同上流搬送部におけるＩＲランプヒータの配置を示す側面図である。 上記太陽電池モジュールのリサイクル装置における下流搬送部の構成を示す縦断面図及び側面図である。

以下、本発明の実施の形態による太陽電池モジュールのリサイクル装置について、図面を参照して詳細に説明する。

先ず、図１を参照し太陽電池モジュール１００の概略構成について説明する。

太陽電池モジュール１００は、ガラス基板１０１とバックシート１０５との間に、複数の太陽電池セル１０２が配線材１０３により接続された状態で封止剤１０４により封止された構成を備えている。

この太陽電池モジュール１００において、ガラス基板１０１と、他の材料に相当するセルマトリクス１０６とを分離する。

本実施の形態による太陽電池モジュールのリサイクル装置の概略構成について、図２を用いて説明する。

上側搬送ローラ３ａと下側搬送ローラ３ｂとで太陽電池モジュール１００を挟持した状態で、矢印方向に搬送する。太陽電池モジュール１００の表面を押さえローラ１１で押さえた状態で、太陽電池モジュール１００のガラス基板１０１とセルマトリクス１０６との間に加熱したブレード１を当接させて、ガラス基板１０１からセルマトリクス１０６を分離する。

図３に示された構成において、上側搬送ローラ３ａの高さは一定に保持される。一方、下側搬送ローラ３ｂの高さは、太陽電池モジュール１００の厚みの変動に追従可能なように、後述するバッファ機構が設けられており、下側搬送ローラ３ｂを上下方向に駆動する図示されないシリンダのレギュレータの圧力を、ガラス基板１０１により押し下げ可能でかつ確実にガラス基板１０１を下から支持可能な値に予め設定しておく。また、ブレード１の高さは、後述するサーボ機構により上下に移動が可能である。さらに、ブレード１の刃先が矢印のように回動して太陽電池モジュール１００の反りに追従できるように、ブレード１には後述するようにバッファ機構が設けられている。

本実施の形態による太陽電池モジュールのリサイクル装置は、図４に示されるように、上流搬送部２２、刃物部３５、下流搬送部３６を備えている。

上流搬送部２２は、搬入台２１から与えられた太陽電池モジュール１００を搬送する上流搬送ローラ２７として上側搬送ローラ３ａ、下側搬送ローラ３ｂと、太陽電池モジュール１００を予熱するＩＲ（赤外線）ランプヒータ１９とを有する。

刃物部３５は、太陽電池モジュール１００のガラス基板１０１からセルマトリクス１０６を剥離する剥離刃として、ブレード１と、剥離の際に太陽電池モジュール１００の表面を押さえる押さえローラ１１とを有する。

下流搬送部３６は、太陽電池モジュール１００の剥離後、剥離ガラス基板１０８を搬送する下流搬送ローラ２８としての上側搬送ローラ３８ａ、下側搬送ローラ３８ｂと、この剥離ガラス基板１０８を搬出するために載置する搬出台２６と、剥離セルマトリクス１０７を搬送する剥離セルマトリクス搬送ベルト２０とを有する。

なお、上流搬送部２２、刃物部３５、下流搬送部３６が有するそれぞれの構成要素の動作を制御するため、中央処理制御装置３４が設けられている。

以下、１）刃物部、２）上流搬送部、３）下流搬送部についてそれぞれ説明する。

１）刃物部
図５（ｂ）に、ブレード１周囲の構成を示す正面図、図５（ａ）にその上面図を示す。また、図６の縦断面図にブレード１を上下に移動させるサーボ機構を示す。

図５（ｂ）において紙面に垂直な方向に、太陽電池モジュール１００が搬送される。図５（ａ）において図中下方から上方に向って太陽電池モジュール１００が搬送される。

ＩＲランプヒータ１９により太陽電池モジュール１００が予熱され、押さえローラ１１により太陽電池モジュール１００が押さえられた状態で、ブレード１により剥離され、剥離ガラス基板１０８が下流搬送ローラ２８により搬送され、剥離セルマトリクス１０７が剥離セルマトリクス搬送ベルト２０により搬送される。

ブレード１を上下方向に移動させるサーボ機構について説明する。

ブレード１は、長手方向に沿って複数箇所に分割されており、例えば本実施の形態では１０分割されており、それぞれブロック１２に取り付けられている。ブロック１２は、ナット状筒１８に接続されている。中央処理制御装置３４により制御されてモータ１４が正方向に回転あるいは逆方向に回転すると、その回転軸であるボルト状軸１７が正転あるいは逆回転し、これに伴いナット状筒１８が上下に回転移動する。このナット状筒１８の回転移動に伴って、ブロック１２及びブレード１が上下に移動する。

図７（ａ）にブレード１及びブロック１２の正面図、図７（ｂ）にその上面図を示す。

上述したように、ブロック１２にブレード１が取り付けられており、またブロック１２内には分割刃毎に独立して動作する棒状のヒータ１３が内蔵されている。ヒータ１３の動作は、中央処理制御装置３４により制御される。これにより、分割刃毎に加熱し剥離を円滑に行うことができる。

ブレード１の分割刃１２には、例えばバネ等を有するバッファ機構４がそれぞれ独立して設けられている。このバッファ機構４によって、それぞれの分割刃が矢印のように独立して粘性、減衰性を伴って回動し、太陽電池モジュール１００における各部分の反り等の性状に、細かく追従することができる。

ブレード１の各分割刃の他の構成の一例について、図８（ａ）に正面図、図８（ｂ）にその上面図を示す。

ブレード１が取り付けられたブロック１２に、ストッパボルト２４を介してパネル８が接続されており、パネル８にエアシリンダ９が取り付けられている。またブロック１２には、断熱材２５ａ、２５ｂ、２５ｃを間に介して、カートリッジヒータ７と、断熱軸受２３を介在して軸１０が取り付けられている。エアシリンダ９が図中左右方向に伸縮することにより、軸１０が矢印で示されたように回動し、ブロック１２に取り付けられたブレード１の各分割刃が矢印のように、粘性、減衰性を伴って回動し、刃先がガラス基板１０１とセルマトリクス１０６との剥離面の性状に追従する。

このようにして、ブレード１の分割刃毎に設けられたエアシリンダ９がバッファ機構４として作用し、粘性、減衰性を伴うダンパー効果を生じる。

またブロック１２に内蔵されたカートリッジヒータ７は、分割刃毎に対応して設けられており、中央処理制御装置３４の制御によりそれぞれ独立して分割刃を加熱することができる。

図９（ａ）〜図９（ｄ）に、ブレード１の分割刃の刃先形状の例を示す。図９（ａ）に示されたブレード１ａは細かい鋸刃形状を有し、図９（ｂ）に示されたブレード１ｂは粗い鋸刃形状を有し、図９（ｃ）に示されたブレード１ｃは直線状の刃形状を有し、図９（ｄ）に示されたブレード１ｄは波状の刃先形状を有する。これらの刃先形状はいずれも一例であり、ブレード１の刃先形状はこれらの形状に限定されない。

ブレード１の刃先は、図１０に示されるように、刃先の先端から鉛直方向に延在する線上に、押さえローラ１１の軸心がほぼくるように、押さえローラ１１と太陽電池モジュール１００のガラス基板１０１を挟んで太陽電池モジュール１００の剥離面に刃先が当接される。

なお、ブレード１の上面のガラス基板１０１への当接角度は、例えば０度から２度の範囲としてもよい。

２）上流搬送部
上流搬送部２２が有する上流搬送ローラ２７の構成を図１１に示す。

上述したように、上流搬送ローラ２７には上側搬送ローラ３ａと下側搬送ローラ３ｂとが含まれる。モータ１４の回転駆動が上側歯車１５ａ、下側歯車１５ｂにより伝達され、上側搬送ローラ３ａ及び下側搬送ローラ３ｂが回転する。ここで、上側搬送ローラ３ａはその高さ位置が固定されている。

一方、下側搬送ローラ３ｂは、図１２に拡大して示されたように、下側搬送ローラ３ｂが取り付けられた下側ローラ軸３０を回転可能に支持するベアリング３１が軸固定板３２を介してエアシリンダ９内の軸１０に取り付けられている。上側搬送ローラ３ａが取り付けられた上側ローラ軸２９を回転可能に指示する図示されないベアリングは、一定の高さに固定されている、
これにより、下側搬送ローラ３ｂは上下方向に粘性、減衰性を伴って移動することができ、太陽電池モジュール１００の厚みの変動に追従可能なダンパー効果を有する。

また、上流搬送部２２はＩＲランプヒータ１９を有し、その配置を図１３の正面図、図１４の側面図に示す。

このＩＲランプヒータ１９は、太陽電池モジュール１００の封止剤１０４を加熱溶融するためのものであり、複数の上側搬送ローラ３ａのそれぞれの間、及び最後尾に位置する上側搬送ローラ３ａと押さえローラ１１との間に、ＩＲランプヒータ取付フレーム３３に取り付けられた状態で配置されている。しかし、ＩＲランプヒータ１９は、複数の上側搬送ローラ３ａのそれぞれの間、あるいは最後尾に位置する上側搬送ローラ３ａと押さえローラ１１との間に、少なくとも１個設けられていればよい。

３）下流搬送部
下流搬送部３６の構成について、図１５（ａ）の正面図、図１５（ｂ）の側面図を用いて説明する。

下流搬送ローラ２８には、上側搬送ローラ３８ａと下側搬送ローラ３８ｂとが含まれる。モータ１４の回転駆動が上側歯車３７ａ、下側歯車３７ｂにより伝達され、上側搬送ローラ３８ａ及び下側搬送ローラ３８ｂが回転し、剥離ガラス基板１０８を矢印方向に搬送する。

上側搬送ローラ３８ａはその高さ位置が固定されており、下側搬送ローラ３８ｂは、図示されないエアシリンダにより上下方向に粘性、減衰性を伴って移動することができ、剥離ガラス基板１０８の厚みの変動に追従可能なダンパー効果を有する。そして、図４に示されたように、剥離ガラス基板１０８が搬出台２６上に搬出される。

なお、太陽電池モジュール１００の裏面側のバックシート１０５に関し、予め剥離しておいた後、上記リサイクル装置を用いてリサイクル処理を行ってもよい。あるいは、バックシート１０５が付着した状態でリサイクル処理を行い、バックシート１０５を含んだ状態でセルマトリクス１０６をガラス基板１０１から剥離してもよい。

また、上述したリサイクル処理では、ガラス基板１０１とマトリクス１０６との間を剥離面としている。しかし、上記実施の形態によるリサイクル装置を用いて、太陽電池モジュール１００におけるバックシート１０５と、他の部分、即ちガラス基板１０１及びセルマトリクス１０６とを含む部分との間を剥離面とし、バックシート１０５のみを剥離してもよい。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。

有機溶媒等、溶媒を一切用いることなく剥離処理を行うことができるので、溶媒が侵入してセルマトリクスの再利用に支障をきたす事態を回避することができる。

太陽電池モジュールを搬送する際に、上流側、下流側とも、上側搬送ローラ３ａ、３８ａの高さ位置は固定し、下側搬送ローラ３ｂ、３８ｂの高さ位置はシリンダを用いて上下動できるようにダンピング作用を持たせて太陽電池モジュールの厚みの変動にも追従し、さらにブレード１の刃先をバッファ機構４により粘性、減衰性を伴って回動することができるようにしたことにより太陽電池モジュールの反りにも追従できることにより、確実に短時間で効率良く剥離することが可能である。

本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態は例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態及びその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、上流搬送部２２がＩＲランプヒータ１９を有する。しかし、必ずしも上流搬送部２２がヒータを有する必要はなく、必要に応じて有すればよい。

また、上流搬送部２２は上流搬送手段として、上側搬送ローラ３ａ、下側搬送ローラ３ｂを有し、下流搬送部３６は下流搬送手段として、上側搬送ローラ３８ａ、下側搬送ローラ３８ｂを有する。しかし、搬送手段はローラには限定されず、搬送ベルト等、他の搬送手段であってもよい。

１ ブレード
３ａ、３８ａ 上側搬送ローラ
３ｂ、３８ｂ 下側搬送ローラ
４ バッファ機構（ばね）
７ カートリッジヒータ
８ パネル
９ エアシリンダ
１０ 軸
１１ 押さえローラ
１２ ブロック
１３ ヒータ
１４ モータ
１５ａ、３７ａ 上側歯車
１５ｂ、３７ｂ 下側歯車
１７ ボルト状軸
１８ ナット状筒
１９ ＩＲランプヒータ
２０ 剥離セルマトリクス搬送ベルト
２１ 搬入台
２２ 上流搬送部
２３ 断熱軸受
２４ ストッパボルト
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 断熱材
２６ 搬出台
２７ 上流搬送ローラ
２８ 下流搬送ローラ
２９ 上側ローラ軸
３０ 下側ローラ軸
３１ ベアリング
３２ 軸固定板
３３ ＩＲランプヒータ取付フレーム
３４ 中央処理制御装置
３５ 刃物部
３６ 下流搬送部
１００ 太陽電池モジュール
１０１ ガラス基板
１０２ 太陽電池セル
１０３ 配線材
１０４ 封止剤
１０５ バックシート
１０６ セルマトリクス
１０７ 剥離セルマトリクス
１０８ 剥離ガラス基板

Claims (5)

1. ガラス基板と他の材料とを剥離する太陽電池モジュールのリサイクル装置において、
   前記太陽電池モジュールを与えられて搬送する複数の上流搬送手段を有する上流搬送部と、
   前記上流搬送部により搬送された前記太陽電池モジュールに対し、前記ガラス基板と前記他の材料との間に当接して剥離するブレードを有する刃物部と、
   剥離された前記ガラス基板を搬送する複数の下流搬送手段を有する下流搬送部と、
   前記上流搬送部、前記刃物部、前記下流搬送部のそれぞれの動作を制御する中央処理制御装置と、
   を備え、
   前記ブレードは分割された複数の分割刃を有し、
   前記分割刃のそれぞれに独立して設けられたバッファ機構をさらに備え、
   前記バッファ機構により、前記分割刃のそれぞれが前記太陽電池モジュールの反りに追従することを特徴とする太陽電池モジュールリサイクル装置。
2. 前記上流搬送部は、前記太陽電池モジュールを挟持して搬送するように配置された複数の上流上側搬送ローラと複数の上流下側搬送ローラとを含み、
   前記下流搬送部は、剥離された前記ガラス基板を挟持して搬送するように配置された複数の下流上側搬送ローラと複数の下流下側搬送ローラとを含み、
   前記上流下側搬送ローラ及び前記下流下側搬送ローラにそれぞれ設けられたバッファ機構をさらに備え、
   前記バッファ機構により、前記太陽電池モジュールの厚みの変動に追従することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールリサイクル装置。
3. 前記刃物部は、前記ブレードを加熱するブレード用ヒータを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールのリサイクル装置。
4. 前記上流搬送部は、前記上流搬送手段により搬送される前記太陽電池モジュールを予熱するヒータをさらに有し、
   前記ヒータは、ＩＲランプヒータであり、
   前記ＩＲランプヒータは、複数の前記上流搬送ローラの間に少なくとも１個設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の太陽電池モジュールリサイクル装置。
5. 前記刃物部は、前記太陽電池モジュールの表面を押さえるように設けられた押さえローラをさらに有し、
   前記ブレードの刃先の鉛直方向の位置は、前記押さえローラの軸心の位置と一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールのリサイクル装置。

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