JP6599469B2 - 太陽電池モジュールのリサイクル方法 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュールのリサイクル方法に関し、より具体的には、太陽電池セルを封止する封止層と、封止層に対して互いに対向するように取り付けられた受光面層とバックシートとを積層してなる太陽電池モジュールのリサイクル方法に関する。
太陽電池モジュールをリサイクルする方法が種々開発されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１の方法では、太陽電池モジュールのバックシートを、ＮＣルータ研削機により機械的に除去するとともに、それに続いて同じＮＣルータ研削機を用いて、封止層の表面に格子状のスリットを入れる。その後、太陽電池モジュールを剥離液に浸漬させることで、表面に形成されたスリットを通じて封止層に剥離液を浸透させて、封止層を膨潤させる。この膨潤作用により、受光面層から封止層を除去するようにしている。
特開第２０１４−１０４４０６号
しかしながら、昨今では、太陽電池モジュールのリサイクル方法をより効率的に行うことが求められている。特許文献１のリサイクル方法では、太陽電池モジュールから封止層を除去する際に、剥離液に浸漬させており、剥離液による封止層の膨潤作用を主に利用している。この場合、除去にかかる時間は例えば、数時間から数十時間に及ぶ。このような方法では、封止層の除去にかかる時間が長く、リサイクル方法の全体的な効率を向上させることに関して、未だ改善の余地があるといえる。
従って、本発明の目的は、封止層の除去にかかる時間を短縮して、全体的な効率を向上させることができる太陽電池モジュールのリサイクル方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の一態様によれば、太陽電池セルを封止する封止層と、封止層の一方の面と他方の面に配置された受光面層とバックシートとを積層してなる太陽電池モジュールのリサイクル方法であって、バックシートを機械的に除去する第１の除去ステップと、第１の除去ステップ後、バックシートを除去した側から封止層および太陽電池セルを機械的に除去することで、太陽電池セル全体を除去するとともに、受光面層に所定厚みの封止層が付着して残る深さまで封止層を除去する、第２の除去ステップと、第２の除去ステップ後、受光面層に付着した封止層を、封止層を膨潤させる溶液に浸漬させることで受光面層から除去する第３の除去ステップと、を含む、太陽電池モジュールのリサイクル方法を提供する。
本発明の太陽電池モジュールのリサイクル方法は、封止層の除去にかかる時間を短縮して、全体的な効率を向上させることができる。
本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
実施形態にかかる太陽電池モジュールの断面図 実施形態にかかる太陽電池モジュールのリサイクル方法のフローチャート 図２のフローチャートに沿って行うリサイクル方法を説明するための断面図 ステップＳ５における剥離液への浸漬のために用いる装置例を示す図 ステップＳ５における研削のために用いる装置例を示す図 ステップＳ６で用いる装置例を示す図 ステップＳ７で用いる装置例を示す図
本発明の第１態様は、太陽電池セルを封止する封止層と、封止層の一方の面と他方の面に配置された受光面層とバックシートとを積層してなる太陽電池モジュールのリサイクル方法であって、バックシートを機械的に除去する第１の除去ステップと、第１の除去ステップ後、バックシートを除去した側から封止層および太陽電池セルを機械的に除去することで、太陽電池セル全体を除去するとともに、受光面層に所定厚みの封止層が付着して残る深さまで封止層を除去する、第２の除去ステップと、第２の除去ステップ後、受光面層に付着した封止層を、封止層を膨潤させる溶液に浸漬させることで受光面層から除去する第３の除去ステップと、を含む、太陽電池モジュールのリサイクル方法である。
本発明の第２態様は、第１態様に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、第３の除去ステップにおいて、受光面層に付着した封止層を溶液に浸漬させた後に研削を行って除去する。
本発明の第３態様によれば、第２態様に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、第３の除去ステップにおいて、ブラシを用いて研削を行う。
本発明の第４態様によれば、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、第２の除去ステップにより除去した太陽電池セルおよび封止層を粉砕する粉砕ステップと、粉砕した太陽電池セルおよび封止層を溶液に浸漬させて比重分離する分離ステップと、をさらに含む。
本発明の第５態様によれば、第４態様に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、粉砕ステップでは、アルカリ性炭化水素系溶剤を太陽電池セルおよび封止層に添加して粉砕を行う。
本発明の第６態様によれば、第４態様又は第５態様に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、分離ステップで用いる溶液は、温度上昇に伴う比重の変化率が、封止層の比重の変化率よりも小さい。
本発明の第７態様によれば、第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、第２の除去ステップは、バックシートを除去した側から太陽電池セルに到達しない深さまで封止層を機械的に除去するステップと、残りの太陽電池セルを含む封止層を機械的に除去するステップに分けて実施される。
本発明の第８態様によれば、第１態様から第７態様のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、第３の除去ステップにおいて、封止層を膨潤させるための溶液は、水溶性の炭化水素系溶剤を含む中性剥離剤である。
本発明の第９態様によれば、第１態様から第８態様のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法において、封止層は、エチレン酢酸ビニル共重合体で形成される。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態）
太陽電池モジュール２は、太陽光による光エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。太陽電池モジュール２は、例えばソーラーパネルとして建物の屋上などに設置されている。図１に示すように、本実施形態にかかる太陽電池モジュール２は、複数の太陽電池セル４と、複数の金属配線５と、封止層６と、受光面層８と、バックシート１０と、集電ボックス１２と、フレーム１４とを備える。
太陽電池セル４は、太陽光による光エネルギーを電気エネルギーに変換するための素子である。太陽電池セル４は例えば、シリコンで形成されている。金属配線５は、太陽電池セル４の端子（図示せず）同士を接続する金属製の配線である。金属配線５は、複数の太陽電池セル４を相互に接続するとともに、後述する集電ボックス１２に接続されている。太陽電池セル４で生成された電気エネルギーは、金属配線５を介して集電ボックス１２に供給される。封止層６は、太陽電池セル４および金属配線５を封止して保護する部材である。封止層６は、太陽光を透過可能な透光性の材料で形成されており、その材質は例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）あるいはＰＶＢ（ポリビニルブチラール）である。本実施の形態では、封止層６の材質としてＥＶＡを使用する。
図１に示すように、封止層６に対して互いに対向するように、受光面層８およびバックシート１０が取り付けられている。受光面層８は、封止層６の一方の面（表面６ａ）に配置されており、バックシート１０は、封止層６の他方の面（裏面６ｂ）に配置されている。受光面層８は、太陽光を受光するための層であり、太陽電池モジュール２の表面を形成している。受光面層８は、封止層６と同様に太陽光を透過させるように、透光性の材料により形成される。受光面層８の材質としては、例えばガラスやプラスチックなどの、透明な材料あるいは半透明な材料が挙げられる。バックシート１０は、太陽電池モジュール２の裏面材である。バックシート１０の裏側には、集電ボックス１２が接着して固定されている。集電ボックス１２は、金属配線５を介して供給された電気エネルギーを集電するボックスである。フレーム１４は、太陽電池モジュール２を物理的な衝撃から保護するための外枠である。本実施形態のフレーム１４は、太陽電池モジュール２にビス止めされている。フレーム１４の材質としては例えば、アルミ、鉄あるいはプラスチックなどが挙げられる。
封止層６において、バックシート１０が配置される裏面６ｂ側には金属配線５が含まれる一方、反対側の受光面層８が配置される表面６ａ側には金属配線５を含まない部分が存在する。すなわち、封止層６において表面６ａから所定厚み分は、金属配線５や太陽電池セル４を含まない純度の高い層となっている。
このような構造を有する太陽電池モジュール２を各部材（マテリアル）に分離してリサイクルするリサイクル方法について、図２、図３を用いて説明する。図２は、本実施形態におけるリサイクル方法のフローチャートである。図３は、図２のフローチャートに沿って行うリサイクル方法を説明するための断面図である。
まず、フレーム１４の取り外しを行う（ステップＳ１）。具体的には、太陽電池モジュール２にビス止めされているフレーム１４を、図３（ａ）に示すように、手作業により取り外す。
次に、集電ボックス１２の取り外しを行う（ステップＳ２）。具体的には、バックシート１０に接着して固定されている集電ボックス１２を、図３（ｂ）に示すように、例えば高周波カッターを用いて取り外す。
次に、バックシート１０の除去を行う（ステップＳ３：第１の除去ステップ）。具体的には、封止層６の裏面６ｂに取り付けられているバックシート１０を機械的に除去する。例えばＮＣルータ研削機を用いて、バックシート１０を裏面側から研削することにより、図３（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール２からバックシート１０を除去する。「機械的な除去」とは、機械的な手段を用いて除去することをいい、溶液に浸漬させて時間経過により除去（剥離）させるような場合を含まない。
次に、太陽電池セル４、金属配線５および封止層６の除去を行う（ステップＳ４：第２の除去ステップ）。具体的には、太陽電池モジュール２から太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を機械的に除去する。例えば、ステップＳ３と同じＮＣルータ研削機を用いて、バックシート１０を除去した裏面側から太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を研削する。これにより、図３（ｄ）に示すように、太陽電池モジュール２から太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を除去する。このとき、太陽電池セル４および金属配線５はその全体を除去する一方で、封止層６は部分的に除去する。より具体的には、受光面層８と太陽電池セル４の間に位置する深さまで封止層６を除去することで、受光面層８上に薄い厚み分（例えば、０．１ｍｍ）の封止層６が付着して残るようにする。受光面層８を削らない程度に封止層６を除去することで、ＮＣルータ研削機により受光面層８が傷付くことを防止することができ、受光面層８の再利用価値を高めることができる。除去した太陽電池セル４、金属配線５および封止層６は別途回収し、後のステップＳ６で粉砕した後、ステップＳ７で比重分離する。
このように、ステップＳ４において封止層６の大部分を除去することで、続くステップＳ５で用いる剥離液の使用量を削減することができる。これにより、特に剥離液が高価な場合には大幅なコスト低減につながる。また、太陽電池セル４および金属配線５を全て除去することで、続くステップＳ５で用いる剥離液による膨潤・除去作用を阻害する要因としてのシリコン（太陽電池セル４）および金属類（金属配線５）を除去することができる。
また、本実施の形態におけるステップＳ４は、大きく分けて２段階で、封止層６の除去を行っている。具体的には、１段階目では、バックシート１０を除去した裏面側から太陽電池セル４に到達しない深さまで封止層６を機械的に除去する。その後、２段階目では、太陽電池セル４を含む封止層６を機械的に除去する。このような２段階の除去ステップを経て、受光面層８に所定厚みの封止層６が付着して残る深さまで封止層６を除去している。このような方法によれば、１段階目では、太陽電池セル４を含まない封止層６（金属配線５を含む）を回収しつつ、２段階目では、太陽電池セル４を含む封止層６を回収することができる。すなわち、太陽電池セル４を含む封止層６と含まない封止層６とを分別して回収することができ、それぞれの用途に応じて続く処理を行うことが可能となる。
次に、受光面層８に付着して残った封止層６の除去を行う（ステップＳ５：第３の除去ステップ）。具体的には、付着した封止層６とともに受光面層８を所定の溶液（剥離液）に浸漬させる。剥離液としては、封止層６を膨潤させて剥離するものであれば任意の液体でよく、例えば、引火性の無い水溶性の炭化水素系溶剤を含む中性剥離剤などを用いる。このような剥離液に浸漬させて封止層６を膨潤させることで、封止層６と受光面層８の間の界面にせん断応力を生じさせる。このせん断応力により受光面層８から封止層６を剥離して除去することができる。本ステップＳ５ではさらに、剥離液への浸漬中に剥離液を加温するとともに、剥離液内に超音波を発生させている。これにより、封止層６への剥離液の浸透効果および膨潤効果を高めている。得られた受光面層８（例えばガラス）は無傷で全量を回収でき、そのまま再利用できるレベルにまで封止層６が除去されている。
前のステップＳ４では太陽電池セル４および金属配線５を完全に除去しているため、本ステップＳ５で回収される封止層６には、太陽電池セル４や金属配線５は含まれていない。これにより、純度の高い封止層６を回収して再利用することができる。特に、封止層６として前述したＥＶＡを用いた場合には、従来はリサイクル対象とされていなかったＥＶＡをリサイクル対象とすることが可能となる。その後、ステップＳ５で除去された封止層６は別途、回収される。
ステップＳ５による剥離液への浸漬のために用いる装置例を図４に示す。図４に示す装置１５は、太陽電池モジュール２を浸漬させる浸漬槽１６と、蒸発防止蓋１７と、冷却水配管２１と、剥離液供給ノズル部１８と、超音波照射部１９と、回収ライン２０と、バルブ２２と、バッファータンク２４と、ヒータ２６と、封止層回収網籠２８と、再供給ライン３０と、フィルター３１と、ポンプ３２とを備える。
浸漬槽１６は、太陽電池モジュール２の封止層６を剥離するための剥離液を収容する槽である。浸漬槽１６の剥離液には、太陽電池モジュール２が浸漬されている。蒸発防止蓋１７は、浸漬槽１６内から剥離液が蒸発して浸漬槽１６外へ漏洩するのを防止するための蓋であり、浸漬槽１６の上方を覆うことで浸漬槽１６の蓋として機能する。冷却水配管２１は、蒸発防止蓋１７の下面に付着した剥離液を冷却するための冷却水を流す配管であり、蒸発防止蓋１７の内部を貫通するように設けられている。冷却水配管２１による冷却により、浸漬槽１６から蒸発してきた剥離液を蒸発防止蓋１７の下面にて凝縮して液化させ、浸漬槽１６に垂らし戻すことができる。剥離液供給ノズル部１８は、浸漬槽１６内に剥離液を供給する部材であり、浸漬槽１６内の太陽電池モジュール２に剥離液を当てて剥離液を循環させる。超音波照射部１９は、浸漬槽１６内の剥離液中に超音波を照射する部材であり、浸漬槽１６の側方にそれぞれ１つずつ設けられている。回収ライン２０は、浸漬槽１６で使用された剥離液を浸漬槽１６から回収する配管ラインである。バルブ２２は、回収ライン２０における剥離液の通水を制御するためのバルブである。バッファータンク２４は、回収ライン２０から回収された剥離液を貯留するためのタンクである。ヒータ２６は、バッファータンク２４内に貯留されている剥離液を加熱する手段である。封止層回収網籠２８は、バッファータンク２４に送られてきた剥離液の中に含まれている除去された封止層６を回収する網籠である。再供給ライン３０は、バッファータンク２４に貯留されヒータ２６により加温された剥離液を浸漬槽１６に戻して供給するための配管ラインである。フィルター３１は、再供給ライン３０を流れる剥離液中の不純物を捕捉するためのフィルターである。ポンプ３２は、再供給ライン３０を通じた剥離液の通水を行うためのポンプである。
このような装置１５によれば、浸漬槽１６内における太陽電池モジュール２は、超音波照射部１９からの超音波を受けながら剥離液に浸漬されるとともに、剥離液供給ノズル部１８により剥離液を当てられる。ポンプ３２の作動により、浸漬槽１６内の使用済み剥離液は、回収ライン２０を通じてバッファータンク２４に流れる。剥離液の中に含まれる封止層６は、封止層回収網籠２８に捕捉され、残りの剥離液は、ヒータ２６により加温された状態で貯留される。貯留された剥離液はその後、ポンプ３２の作動により再供給ライン３０を通じて再度、剥離液供給ノズル部１８へ供給される。
このようにして、太陽電池モジュール２の封止層６を剥離液により剥離して除去するとともに、使用した剥離液を再利用しながら封止層６の除去を継続して実施することができる。
本実施の形態ではさらに、前述したステップＳ５において、封止層６の研削を行う。これは、剥離液への浸漬では除去されずに残った封止層６を受光面層８から除去するものである。具体的には、剥離液に浸漬していた受光面層８および封止層６を装置１５の浸漬槽１６から取り出し、ブラシなどの研削手段を用いて封止層６を研削する。これにより、受光面層８から封止層６を除去する。このように、浸漬による除去効果を得た上で研削処理を行うことで、擦りによる除去効果も得ることができる。
ステップＳ５の研削のために用いる装置例を図５に示す。図５に示す装置３４は、固定台３６と、研削ブラシ３８とを備える。研削ブラシ３８は、固定台３６における太陽電池モジュール２を載置する傾斜面に対して平行な任意の方向（例えば、直交する２方向）に移動可能である。装置３４によれば、太陽電池モジュール２を固定台３６に固定した状態で研削ブラシ３８により研削することができる。
上述した封止層６の除去を行うステップＳ５と並行して行う形で、ステップＳ４で除去した太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を粉砕する工程を実施する（ステップＳ６）。ステップＳ４で研削して除去された太陽電池セル４、金属配線５および封止層６は機械的な除去により既に細かく砕かれているが、高速ミキサーなどの粉砕手段でさらに細かく粉砕する。これにより、一体的に付着して残っていた太陽電池セル４、金属配線５、封止層６の分離を促進することができ、続くステップＳ７における比重分離の分離精度を向上させることができる。さらに、本実施の形態では、太陽電池セル４、金属配線５および封止層６にアルカリ性炭化水素系溶剤を添加した状態で粉砕を行う。アルカリ性炭化水素系溶剤には、太陽電池セル４、金属配線５、封止層６のそれぞれの分離を促進する効果がある。このようなアルカリ性炭化水素系溶剤を添加した状態で高速ミキサーによる粉砕を行うことにより、太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を精度良く分離しながら粉砕することができる。このため、続くステップＳ７における比重分離の分離精度をさらに向上させることができる。
ステップＳ６による粉砕を行う装置例を図６に示す。図６に示す粉砕装置３９は、容器４１と、粉砕手段４３とを備える。容器４１は、ステップＳ４で除去した太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を収容する容器である。粉砕手段４３は、容器４１内の太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を粉砕するための手段である。本実施の形態における粉砕手段４３は、鉛直方向に延びる軸を中心として高速で回転可能な羽根を用いている。
このような構成によれば、前述したアルカリ性炭化水素系溶剤を容器４１内の太陽電池セル４、金属配線５および封止層６に添加して粉砕手段４３により粉砕することができる。
ステップＳ６による粉砕を行った後、太陽電池セル４および金属配線５と、封止層６との分離を行う（ステップＳ７）。具体的には、ステップＳ６で粉砕した太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を別途回収し、再利用のために比重分離する。より具体的には、太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を所定の溶液に浸漬させて、比重分離を行う。比重分離で使用する溶液は、ステップＳ４で用いた剥離液とは異なり、封止層６と親和性がなく、封止層６を膨潤させないものを用いる。当該溶液に太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を浸漬させた状態で撹拌した後、所定時間放置する。これにより、比重分離が進み、溶液よりも比重の軽い封止層６は溶液の上方に浮き、比重の重い太陽電池セル４および金属配線５は下方に沈む。溶液は封止層６と親和性がないため、分離しやすい。これにより、太陽電池セル４および金属配線５と、封止層６とを分離して、それぞれ回収することができる。
本ステップＳ７においては、比重分離を行う際に溶液を加温している（例えば、６０℃以上）。溶液を加温することで、封止層６が膨張して、その見かけ比重が小さくなる。溶液自体も加温によりその見かけ比重は小さくなるが、封止層６ほどの見かけ比重の減少ではないため、溶液に対する比重差が増大し、封止層６は上層に浮きやすくなる。これにより、比重分離にかかる時間を短縮することができる。
ステップＳ７で用いる装置例を図７に示す。図７に示す装置４０は、比重分離タンク４２と、撹拌部材４４と、撹拌モータ４６と、複数のヒータ４８と、シャワー部５０と、第１および第２の回収ライン５２、５４と、第１および第２のバルブ５６、５８と、回収タンク６０と、下層回収用籠６２と、上層回収用籠６４と、第１および第２の再供給ライン６６、６８と、ポンプ７０と、第３および第４のバルブ７２、７４とを備える。
比重分離タンク４２は、ステップＳ６で粉砕した太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を比重分離用の溶液に浸漬させるためのタンクである。撹拌部材４４は、比重分離タンク４２内の溶液を撹拌するための羽根である。撹拌モータ４６は、撹拌部材４４を回転させるためのモータである。ヒータ４８は、比重分離タンク４２内の溶液を加熱するためのヒータである。シャワー部５０は、比重分離タンク４２内に比重分離用の溶液を供給する部材であり、主に比重分離タンク４２の側壁やヒータ４８に付着する物質（太陽電池セル４、金属配線５および封止層６）を流すことを目的として設けられる。第１の回収ライン５２は、比重分離タンク４２における下方の溶液を比重分離タンク４２の外に流すための配管ラインであり、第１のバルブ５６が設けられている。第２の回収ライン５４は、比重分離タンク４２における上方の溶液を比重分離タンク４２の外に流すための配管ラインであり、第２のバルブ５８が設けられている。比重分離タンク４２から回収タンク６０に溶液を通水する際には、図示しない制御装置が第１のバルブ５６を開いて第１の回収ライン５２に通水した後、第２のバルブ５８を開いて第２の回収ライン５４に通水するように制御する。これにより、第１の回収ライン５２には比重分離タンク４２内の下方の溶液を通水し、第２の回収ライン５４には比重分離タンク４２内の上方の溶液を通水するように制御することができる。
回収タンク６０は、第１および第２の回収ライン５２、５４から回収した溶液を貯留するためのタンクである。下層回収用籠６２は、第１の回収ライン５２から回収される溶液を受ける位置に配置されており、当該溶液に含まれる不純物としての、主に太陽電池セル４や金属配線５を回収するための籠である。上層回収用籠６４は、第２の回収ライン５４から回収される溶液を受ける位置に配置されており、当該溶液に含まれる不純物としての、主に封止層６を回収するための籠である。第１の再供給ライン６６は、回収タンク６０に貯留されている溶液を比重分離タンク４２に戻すように供給する配管ラインである。第２の再供給ライン６８は、第１の再供給ライン６６から分岐するように設けられた配管ラインであり、回収タンク６０に貯留されていた溶液をシャワー部５０に戻すように供給する。ポンプ７０は、回収タンク６０の溶液を吸い上げて、第１の再供給ライン６６へ通水するためのポンプである。第３のバルブ７２は、第１の再供給ライン６６に設けられたバルブであり、第４のバルブ７４は、第２の再供給ライン６８に設けられたバルブである。
このような装置４０によれば、比重分離タンク４２内において、撹拌部材４４により溶液を撹拌した後、ヒータ４８により溶液を加熱した状態で放置する。時間が経過すると、溶液の下方には、比重の重い太陽電池セル４および金属配線５が堆積し、溶液の上方には、比重の軽い封止層６が堆積する。第１のバルブ５６を空けて、第１の回収ライン５２に溶液を通水することで、太陽電池セル４および金属配線５を含む下方の溶液を通水する。通水された溶液に含まれる太陽電池セル４および金属配線５は下層回収用籠６２で補足される。その後、第１のバルブ５６を閉じるとともに第２のバルブ５８を空けて、第２の回収ライン５４に溶液を通水することで、封止層６を含む上方の溶液を通水する。通水された溶液に含まれる封止層６は上層回収用籠６４で補足される。回収タンク６０に貯留される溶液は、ポンプ７０の作動により第１の再供給ライン６６に通水される。比重分離タンク４２内の溶液の量に応じて、第３のバルブ７２あるいは第４のバルブ７４を空けるように制御する。第３のバルブ７２を空けて、第１の再供給ライン６６に通水すると、比重分離タンク４２の下方に溶液を供給することができる。一方、第４のバルブ７４を空けて、第２の再供給ライン６８に通水すると、シャワー部５０に溶液が供給され、比重分離タンク４２内の側壁やヒータ４８に付着した封止層６などを洗い落すことができる。
このようにして、比重分離用の溶液を使用して、太陽電池セル４および金属配線５と封止層６との比重分離を行ってマテリアルごとに回収し、かつ、溶液を再利用しながら比重分離を継続的に実施することができる。
図４−図７に示す装置はあくまで一例であり、このような装置に限らず、図１−図３で説明した工程を実施可能な任意の装置を用いればよい。
上述したステップＳ１−Ｓ７を実施することにより、太陽電池モジュール２を各マテリアルに分離して再利用することができる。特にステップＳ４において、太陽電池セル４および金属配線５の全体を除去するとともに、受光面層８の面に所定厚みの封止層６が付着して残るように、受光面層８と太陽電池セル４の間の深さまで封止層６を除去している。太陽電池セル４全体を既に除去済みのため、後のステップＳ５において、受光面層８に付着した封止層６のみを除去すればよい。これにより、ステップＳ５による剥離液への浸漬処理を極めて短時間に行うことができるとともに、ステップＳ５で用いる剥離液の使用量を低減することができる。また、ステップＳ５における除去時間を大幅に短縮することができるため、トータルの処理時間を短縮することができる。これにより、太陽電池モジュール２のリサイクル方法の全体的な効率を向上させることができる。
また、封止層６の除去を行うステップＳ５において、剥離液による浸漬だけでなく、研削を行うことで封止層６を除去するようにしている。このように、浸漬による除去と研削による除去をあわせて行うことで、封止層６をより確実かつ効率的に除去することができる。
さらに、封止層６を除去するためのステップＳ５と、太陽電池セル４、金属配線５および封止層６を粉砕、分離するステップＳ６、Ｓ７とは、図２に示すように別々に並行して実施することができる。このようにステップＳ５と、ステップＳ６、Ｓ７とを並行して実施することで、トータルの処理時間をさらに短縮することができ、太陽電池モジュール２のリサイクル方法の全体的な効率をさらに向上させることができる。また、ステップＳ５で用いる溶液と、ステップＳ６、Ｓ７で用いる溶液とが混合されないため、それぞれのステップで用いる溶液を有効に再利用することができる。すなわち、ステップＳ５で用いる剥離液（水溶性の炭化水素系溶剤）と、ステップＳ６で用いる分離促進溶液（アルカリ性炭化水素系溶剤）およびステップＳ７で用いる比重分離用溶液とが混合されることがないため、それぞれを繰り返し使用して有効に再利用することができる。
（実施例）
次に、上述した実施形態にかかる太陽電池モジュール２のリサイクル方法に関する実施例について説明する。
本実施例では、実施の形態と同様の太陽電池モジュール２を用いて、以下に示すプロセス条件のもと実験を行い、太陽電池モジュール２における封止層６などの除去状況を観察した。なお、ステップＳ１、Ｓ２を省略し、集電ボックス１２およびフレーム１４が既に取り外された状態から開始するものとする（ステップＳ３−Ｓ７を実施する）。
太陽電池モジュール２の形状：横５３０ｍｍ×縦６２０ｍｍ×厚み４．５ｍｍの直方体
バックシート１０の厚み ：０．３ｍｍ
封止層６の厚み ：１ｍｍ
太陽電池セル４の厚み ：０．２ｍｍ
受光面層８の厚み ：３．２ｍｍ
バックシート１０の材質 ：主にフッ素系樹脂とＰＥＴの複合フィルム
封止層６の材質 ：主にエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）
太陽電池セル４の材質 ：主にシリコン
受光面層８の材質 ：主にガラス
まず、ＮＣルータ研削機により、１回あたりの研削量を０．１〜０．３ｍｍとし、数回に分けてバックシート１０を研削し、除去した（ステップＳ３）。研削にかかった時間は１５分であった。除去したバックシート１０は別途回収した。
次に、同じＮＣルータ研削機により、１回あたりの研削量を０．１〜０．３ｍｍとし、数回に分けて、封止層６および太陽電池セル４を研削し、除去した（ステップＳ４）。封止層６は厚み約０．９ｍｍ分研削し、太陽電池セル４はその全体を研削した。研削にかかった時間は６０分であった。除去した封止層６および太陽電池セル４は集塵機で吸引して回収し、図６で示した粉砕装置３９へと供給した（ステップＳ６へ）。約０．１ｍｍの厚みの封止層６が表面に付着した受光面層８は、図４に示した装置１５に供給した（ステップＳ５へ）。
（ステップＳ５）封止層６が付着した受光面層８を、図４に示した装置１５において、８０℃まで加温した剥離液に浸漬させた。このとき、超音波照射部１９から、３８ｋＨｚ、１００ｋＨｚの周波数の超音波をそれぞれ３分ずつ照射毎に切り替えて照射し、除去を促した。５〜３０分ほど浸漬させた後、浸漬槽１６から受光面層８を引き上げて、液切りを約５分行った。その後、図５で示した装置３４に供給し、研削ブラシ３８により受光面層８の表面を研削した。除去した封止層６は別途回収した。
（ステップＳ６）ＮＣルータ研削機により研削され集塵機により回収された封止層６および太陽電池セル４を、図６に示した粉砕装置３９において容器４１内に収容するとともに、所定量のアルカリ性炭化水素系溶剤を添加した。粉砕手段４３を１８０００〜２００００ｒｐｍの回転速度で回転させて、封止層６および太陽電池セル４を約１分間粉砕し、より細かくした。
（ステップＳ７）粉砕した封止層６および太陽電池セル４を、図７に示した装置４０において、比重分離タンク４２内における８０℃まで加温した溶液中に浸漬させた。撹拌部材４４による１００ｒｐｍの撹拌を約１分間行い、約１０分間溶液中に放置して比重分離させた。下層回収用籠６２に下層を排液し、上層回収用籠６４に上層を排液することで、下層回収用籠６２にはシリコン（太陽電池セル４）および金属類（金属配線５）を回収し、上層回収用籠６４には封止層６を回収した。回収したものはＶＡＴに広げ、ドライヤーなどで乾燥させた。
上記実施例において１つの太陽電池モジュール２を処理し、太陽電池セル４および金属配線５と、封止層６とを精度良く分離することができた。特に、封止層６の除去を行うステップＳ５において、不純物の極めて少ない純度の高い封止層６を回収することができた。さらに、従来の方法では数時間〜数十時間かかっていたステップＳ５を、約３０分以内で実施できるため、トータルの処理時間を大幅に短くすることができた。これにより、太陽電池モジュール２のリサイクル方法としての全体的な効率を飛躍的に向上させることができた。さらに、ステップＳ５を行う前に、ステップＳ４において封止層６の大部分を機械的に除去しているため、ステップＳ５において封止層６の剥離除去に用いる剥離液の使用量を大幅に低減することができた。これにより、高価な剥離液の系外移動を減少させるとともに、大幅なコストダウンを実現することができた。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、ステップＳ５ではブラシ（研削ブラシ３８）を用いて研削を行う場合について説明したが、このような場合に限らず、ナイフのようにエッジのあるものを用いて封止層６をこそぎ落とす、あるいは、スチールウール、ヘラゴムロールなどの任意の研削手段を用いて研削してもよい。また、ステップＳ５において研削を行う場合について説明したが、このような場合に限らず、研削を行わずに剥離液への浸漬のみを行ってもよい。
また、上記実施形態では、封止層６の材料としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を例示したが、このような場合に限らない。例えば、太陽電池４および金属配線５を封止して、かつ、太陽光を透過可能なものであれば、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）を含めて、任意の材料でもよい。
また、上記実施形態では、ステップＳ７を行う前に、ステップＳ６において太陽電池セル４や封止層６を高回転ミキサーにより粉砕する場合について説明したが、このような場合に限らず、粉砕を行わずに直接的に比重分離を行ってもよい。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、太陽電池セルを封止した封止層と、封止層に対して互いに対向するように取り付けられた受光面層およびバックシートとを積層してなる太陽電池モジュールのリサイクル方法に適用することができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
２０１５年９月１８日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１５−１８５７３８号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

Claims (9)

  1. 太陽電池セルを封止する封止層と、封止層の一方の面と他方の面に配置された受光面層とバックシートとを積層してなる太陽電池モジュールのリサイクル方法であって、
    バックシートを機械的に除去する第１の除去ステップと、
    第１の除去ステップ後、バックシートを除去した側から封止層および太陽電池セルを研削することで、太陽電池セル全体を研削して除去するとともに、受光面層に所定厚みの封止層が付着して残る深さまで封止層を研削して除去する、第２の除去ステップと、
    第２の除去ステップ後、受光面層に付着した封止層を、封止層を膨潤させる溶液に浸漬させることで受光面層から除去する第３の除去ステップと、を含む、太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  2. 第３の除去ステップにおいて、受光面層に付着した封止層を溶液に浸漬させた後に研削を行って除去する、請求項１に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  3. 第３の除去ステップにおいて、ブラシを用いて研削を行う、請求項２に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  4. 第２の除去ステップにより除去した太陽電池セルおよび封止層を粉砕する粉砕ステップと、
    粉砕した太陽電池セルおよび封止層を溶液に浸漬させて比重分離する分離ステップと、をさらに含む、請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  5. 粉砕ステップでは、アルカリ性炭化水素系溶剤を太陽電池セルおよび封止層に添加して粉砕を行う、請求項４に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  6. 分離ステップで用いる溶液は、温度上昇に伴う比重の変化率が、封止層の比重の変化率よりも小さい、請求項４又は５に記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  7. 第２の除去ステップは、バックシートを除去した側から太陽電池セルに到達しない深さまで封止層を機械的に除去するステップと、残りの太陽電池セルを含む封止層を機械的に除去するステップに分けて実施される、請求項１から６のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  8. 第３の除去ステップにおいて、封止層を膨潤させるための溶液は、水溶性の炭化水素系溶剤を含む中性剥離剤である、請求項１から７のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
  9. 封止層は、エチレン酢酸ビニル共重合体で形成される、請求項１から８のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールのリサイクル方法。
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