JPWO2005065852A1 - 太陽電池モジュールの構成部材の分別方法 - Google Patents

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Abstract

安全性が高く且つ環境負荷の少ない方法でEVAを除去し、それにより太陽電池モジュールの構成部品を分別回収できる方法を提供する。エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)層で封止された太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールのEVA層を(d)-リモネン含有溶剤と接触させることにより該EVA層を軟化又は流動化させることを含む太陽電池モジュールの構成部材の分別方法。

Description

本発明は、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)を軟化又は流動化させる方法に関し、より詳しくは、エチレン-酢酸ビニル共重合体層で封止された太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールを分別する方法に関する。
太陽電池モジュールは表面ガラス、太陽電池セル、裏面材等からなる積層複合材料である。現在、最も普及している太陽電池システムは結晶系太陽電池モジュールを利用するものであり、一般に、裏面材、EVAに封止された太陽電池セル及びガラス等を積層させた構造を有している（図１参照）。
その耐用年数は一般的に20年から30年と言われているが、その原因としてEVA（エチレン酢酸ビニル共重合体）の黄ばみによる透過率の減少や熱応力によるセル間の導線破断などが考えられ、太陽電池セルそのものの性能劣化が原因ではない。したがって、劣化EVA以外の太陽電池セルや表面ガラス等の構成部材はまだ使用可能であり、性能が低下した太陽電池モジュールからそれらの再利用可能な構成部材を分別回収することは、資源の有効利用という観点から重要である。
また、再利用しない場合であっても、分別廃棄を行うことで廃棄処理のコスト低減のみならず、環境負荷の少ない廃棄を行うことが可能となる。
太陽電池セルをラミネート封入しているEVAは、封入している太陽電池セルや隣接する表面ガラスと強固に接着しているため、表面ガラスや太陽電池セルを損傷させることなくそれらの構成部材を分別回収する方法としては、トリクロロエチレンやo-ジクロロベンゼン等の有機溶媒を用いてEVAを軟化又は流動化させることによる方法が知られているのみである。
しかしながら、トリクロロエチレン又はo-ジクロロベンゼンを用いる方法では、発癌性等の毒性を有することや環境への負荷が大きいこと等の問題があり、より安全性が高く且つ環境負荷の少ない方法でEVAを除去し、それにより太陽電池モジュールの構成部品を回収できる方法が望まれている。
津田、鰻田、作田、黒川、「ＰＶモジュールリサイクルにおける有機溶媒法の予備的検討」、平成１０年度電気学会 電力・エネルギー部門大会講演論文集、pp.675-676 鰻田、津田、村田、作田、黒川、「ＰＶモジュールリサイクルの実験的検討（２）」、太陽／風力エネルギー講演論文集(1998)、pp.141-144 鰻田、津田、村田、作田、黒川、「ＰＶモジュールリサイクルにおけるｏ−ジクロロベンゼン法の検討」、平成１１年度電気学会全国大会講演論文集、pp.7-379 - 7-380
本発明は、EVAを軟化、流動化又は可溶化でき、かつ安全性の高い有機溶媒を用いることによりEVAを除去して、太陽電池モジュールの構成部材を分別回収する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、EVAをテルペン含有溶剤と接触させることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)層で封止された太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールのEVA層を(d)-リモネン含有溶剤と接触させることにより該EVA層を軟化又は流動化させることを含む太陽電池モジュールの構成部材の分別方法。
（２）太陽電池モジュールの表面ガラスを回収するための前記（１）記載の分別方法。
（３）前記(d)-リモネン含有溶剤中の(d)-リモネン含有量が75vol％以上である前記（１）記載の分別方法。
（４）(d)-リモネンを75vol％以上含有するEVAの軟化又は流動化溶剤。
本発明により、人体への安全性が高く、且つ環境負荷の少ない天然由来のテルペン含有溶剤を用いて太陽電池モジュールからその構成部材を分別回収する方法が提供される。
本明細書は本願の優先権の基礎である特願２００４−００１４０８号の明細書に記載される内容を包含する。
太陽電池モジュールの一例の断面図である。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の方法で用いられる太陽電池モジュール（以下、「PVモジュール」ともいう。）としては、その構成としてエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)層を充填材又は太陽電池セルの封止材として有するものであれば特に限定されない。PVモジュールの一例としては、図１に示すような、表面ガラス、EVAで封止された結晶系太陽電池セル及び裏面材等の構成部材を含むスーパーストレート方式のものが挙げられる。
本発明で使用されるテルペン含有溶剤としては、(d)-リモネンを含む溶剤であれば特に限定されず、他の溶剤（例えば、イソパラフィン、エタノール等）との混合溶剤であってもよいが、溶剤中に75vol％以上の(d)-リモネンを含有するものが好ましく、90vol％以上の(d)-リモネンを含有するものが好ましく、(d)-リモネン98vol％以上のものがより好ましい。
本発明の方法は、上述のようなPVモジュールとテルペン含有溶剤とを接触させることにより行なわれる。PVモジュールとテルペン含有溶剤とを接触させる方法としては、例えば、テルペン含有溶剤にPVモジュールを浸漬する方法が挙げられる。
PVモジュールとテルペン含有溶剤とを接触させるときに、処理時間の短縮、又はテルペン含有溶剤のEVAへの浸透を促進等のために他の手段を併用してもよい。そのような他の手段としては、例えば、浸漬前にPVモジュールの裏面材等を予め剥がしておいたり、浸漬中に超音波を印加したり、或いはテルペン含有溶剤を加熱すること等が挙げられる。
上述のようにしてPVモジュールとテルペン含有溶剤とを接触させることによりEVAにテルペン含有溶剤が浸透し、時間の経過とともにEVAは軟化又は流動化する。この軟化又は流動化したEVAは容易に除去することができ、その結果、太陽電池セル及び表面ガラス等のPVモジュールの各構成部材を容易に分離分別でき、特に、表面ガラスを損傷させることなく回収することが可能である。
本発明の方法によりEVAは軟化又は流動化して容易に除去することができ、EVAと強固に密着していた表面ガラス等の構成部材を、損傷を与えたり、その性能を低下させたりすることなく容易に回収することができる。また、本発明の方法により分別回収されたPVモジュールの各構成部材は、そのまま新たなPVモジュールの製造に再利用することができる。
本発明の方法を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例では以下のテルペン含有溶剤として以下のものを用いた。
溶剤Ａ：天然の柑橘オイルから抽出した(d)-リモネン(純度98％)溶液
溶剤Ｂ：溶液Ａ75vol％＋イソパラフィン25vol％
溶剤Ｃ：(dl)-リモネン（純度70％（d体が99％）、ヤスハラケミカル社製ジペンテンＺ１）
溶剤Ｄ：(l)-リモネン（純度92％、ACROS社製）
本実施例ではPVモジュールとして図１に示すような(縦)120mm×(横)120mm×(厚さ)5mmの単セルモジュールを用いた。該PVモジュールの各構成部材の寸法は以下のとおりである。
表面ガラス ：3.2mm厚
EVA ：0.6mm厚
太陽電池セル：(縦)100mm×(横)100mm×(厚さ)0.4mm(松下精工製)
裏面材 ：0.2mm厚(デュポン社製テドラー+PET複層材)

一般的な実験手順は次のとおりである。ステンレス製バット等の容器にPVモジュールとそれが完全に浸る程度の(d)-リモネン含有溶剤を入れる。溶剤の温度は室温としてPVモジュールを浸漬させたままにした。また、場合によって浸漬中に超音波を印加しながら行なった。所定の時間浸漬した後、PVモジュールを取りだして乾燥させた。浸漬終了直後及び乾燥後に、PVモジュールの状態（EVAの剥落・流出の程度、ガラス分離容易性等）について観察した。
溶剤の種類、超音波印加時間、裏面材の有無、挟持手段及び浸漬時間等の試験条件を変化させて試験した。その結果を表１に示す。
Figure 2005065852
上記の結果より、75vol％以上の(d)-リモネンを含有する溶剤を用いた場合には表面ガラスを極めて良好に分離・回収できることが分かる。さらに、超音波を印加しながら行うことにより分離にかかる時間を大幅に短縮できることが分かる。
従来用いられていたTCEは環境及び人体に対して重大な影響を及ぼすが、本発明で用いられる(d)-リモネンはオレンジの皮等に含有される天然物であり、環境及び人体への影響は無いので、安全に太陽電池モジュールの各構成部材を分別及び回収することができる。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許及び特許出願をそのまま参考として本明細書中にとり入れるものとする。

Claims (4)

  1. エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)層で封止された太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールのEVA層を(d)-リモネン含有溶剤と接触させることにより該EVA層を軟化又は流動化させることを含む太陽電池モジュールの構成部材の分別方法。
  2. 太陽電池モジュールの表面ガラスを回収するための請求項１記載の分別方法。
  3. 前記(d)-リモネン含有溶剤中の(d)-リモネン含有量が75vol％以上である請求項１記載の分別方法。
  4. (d)-リモネンを75vol％以上含有するEVAの軟化又は流動化溶剤。

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