WO2022239061A1

WO2022239061A1 - 太陽光パネル用分離装置及び貴金属の分離方法

Info

Publication number: WO2022239061A1
Application number: PCT/JP2021/017696
Authority: WO
Inventors: 剛北垣
Original assignee: 東芝三菱電機産業システム株式会社
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2022-11-17
Also published as: CN115666801A; JP7214326B1; JPWO2022239061A1

Abstract

本開示は、加熱対象太陽光パネル部分から比較的簡単に太陽電池セルや太陽電池セルに含まれる貴金属を分離することができる太陽光パネル用分離装置を提供することを目的とする。本開示において、セル分離用加熱室（２１）及び局所加熱機構（２３）を含む第１の加熱機構は、加熱対象ＰＶパネル部分（９０）に対し第１の局所加熱処理を実行することにより、加熱対象ＰＶパネル部分（９０）から複数の太陽電池セル（１）を分離する。貴金属分離用加熱室（２２）及び局所加熱機構（２４）を含む第２の加熱機構は、太陽電池セル（１）に対し第２の局所加熱処理を実行することにより、太陽電池セル（１）から貴金属（８）である銀を分離する。

Description

太陽光パネル用分離装置及び貴金属の分離方法

　本開示は、太陽光パネルから太陽電池セルまたは太陽電池セルが有する貴金属を選択的に分離する太陽光パネル用分離装置、及び太陽光パネルから貴金属を選択的に分離する貴金属の分離方法に関する。

　地球温暖化問題を背景に、再生可能エネルギーのひとつである太陽光発電システムの普及が進んでいる。特にさまざまな国で再生可能エネルギーの普及促進を目的としたＦＩＴ（Feed-in Tariff）制度が導入されており、日本においても２０１２年の固定買取制度の施行を境として太陽光パネルの敷設量が顕著に増加した。

　図１６は太陽光パネルが廃棄対象となる予測を示すグラフである。横軸に年度、縦軸に廃棄見込み量（ｔ）を示している。図１６では、太陽光パネルは発電量が１０ｋＷ以上の非住宅タイプと発電量が１０ｋＷ未満の住宅タイプとに分類されている。

　同図に示すように、固定買取制度の制度施行以降に敷設された太陽光パネルが耐用年数を迎える２０３０年代の後半から太陽光パネルの廃棄見込み量が飛躍的に増加することが予測されている。

　図１７は各種の太陽光パネルにおける材料構成比を表形式で示す説明図である。同図において、太陽光パネルの種別として単結晶系、多結晶系、薄膜系（アルミナ等）、薄膜系（ソード石灰）、及びＣＩＧＳ系が示され、各種の太陽光パネルそれぞれの構成材料比（％）を示している。

　同図に示すように、太陽光パネルの種類によって、含まれる銀の割合は異なる。太陽光パネルにおけるシェアの大部分を占める単結晶方式（単結晶系）あるいは多結晶方式（多結晶系）の場合、太陽光パネルの１ｔあたり０．７４～１．３３ｋｇ程度の比較的多くの銀が含まれている。

　現在、廃棄対象となる太陽光パネル（以下、単に「廃パネル」と略記する場合あり）の大半は埋立処分されているが、一部ではガラス回収を目的にしたリサイクル処理が行われている。太陽光パネルのリサイクル技術は例えば、特許文献１～特許文献４に開示されている。

特開２０２０－１１０７４３号公報特開２０１９－２０９２１９号公報特開２０１２－７９９４８号公報国際公開第２０１６／１６３５３５号

　特許文献１には、破砕ローラを用いて廃パネルを粉砕し、粉砕物を回収する第１のリサイクル方法が示されている。

　特許文献２には、高圧エアを用いてガラスと同材質のビーズをガラス層に向かって投射して、廃パネルを粉砕し、粉砕物を回収する第２のリサイクル方法が示されている。第１及び第２のリサイクル方法は、いずれもガラスのみを純度と高くして回収することを目的にした方法であり、ガラス以外の材料の回収については考慮していない。

　特許文献３には、裏面側ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）シートとセルとの間に非接着性フィルムをはさむことにより、ガラス、表面側ＥＶＡ及びセルが付着した上層部分と、裏面ＥＶＡ及びバックシートが付着した下層部分とを容易に分離する第３のリサイクル方法が示されている。

　特許文献４には、１００～３００℃の条件下で有機溶媒を用いた湿式処理によってＥＶＡを可溶化し、太陽電池セルを容易に回収する第４のリサイクル方法が示されている。

　しかしながら、第３及び第４のリサイクル方法は、いずれも太陽電池セルからの銀等の貴金属を分離する方法については何ら考慮されていない。加えて、第４のリサイクル法では太陽電池セル自体も有機溶媒を用いた湿式処理の処理対象となるため、太陽電池セルに悪影響を与える可能性があった。

　このように、従来の太陽光パネルに対する第１～第４のリサイクル方法は、太陽電池セルからの銀等の貴金属を分離する方法については何ら考慮されていない問題点があった。さらに、従来の第４のリサイクル方法では、太陽電池セルに悪影響を与えることなく太陽電池セルを分離することができないという問題点があった。

　本開示では、上記のような問題点を解決し、太陽電池セルに悪影響を与えることなく、加熱対象太陽光パネル部分から、比較的簡単に太陽電池セルや太陽電池セルに含まれる貴金属を分離することができる太陽光パネル用分離装置を提供することを目的とする。

　本開示の太陽光パネル用分離装置は、廃棄対象の太陽光パネルの一部である加熱対象太陽光パネル部分に対する太陽光パネル用分離装置であって、前記加熱対象太陽光パネル部分は複数の太陽電池セルが残存封止材により封止されており、前記加熱対象太陽光パネル部分を搬送する第１の搬送機構と、前記第１の搬送機構で搬送される前記加熱対象太陽光パネル部分の前記残存封止材に対し、第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理を実行する第１の加熱機構とを備え、前記第１の加熱対象領域は前記残存封止材における前記複数の太陽電池セルとの接触領域を含み、前記第１の局所加熱処理は前記加熱対象太陽光パネル部分と非接触状態で実行され、前記第１の温度は前記残存封止材が分解する温度に設定される。

　本開示の貴金属の分離方法は、廃棄対象の太陽光パネルから貴金属を分離する貴金属の分離方法であって、(a) 前記太陽光パネルに対し、複数の太陽電池セルの上方に設けられた透明基板を除去して加熱対象太陽光パネル部分を得るステップを備え、前記加熱対象太陽光パネル部分は前記複数の太陽電池セルが残存封止材により封止されており、(b) 前記加熱対象太陽光パネル部分の前記残存封止材に対し第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理を実行するステップをさらに備え、前記第１の加熱対象領域は、前記残存封止材における前記複数の太陽電池セルとの接触領域を含み、前記ステップ(b)は、前記加熱対象太陽光パネル部分と非接触状態で実行され、前記第１の温度は前記残存封止材が分解する温度に設定され、前記ステップ(b)の実行後、前記加熱対象太陽光パネル部分から前記複数の太陽電池セルが分離され、前記複数の太陽電池セルはそれぞれ表面に前記貴金属が設けられる貴金属形成領域を有し、前記貴金属の分離方法は、(c) 前記複数の太陽電池セルそれぞれに対し第２の加熱対象領域を第２の温度で局所加熱する第２の局所加熱処理を実行するステップさらに備え、前記第２の加熱対象領域は前記貴金属形成領域を含み、前記ステップ(c)は、前記複数の太陽電池セルそれぞれと非接触状態で実行され、前記第２の温度は前記貴金属が溶解する温度に設定され、前記第１の温度は前記貴金属が溶解しない温度に設定される。

　本開示の太陽光パネル用分離装置の第１の加熱機構は、加熱対象太陽光パネル部分に対し第１の局所加熱処理を実行することにより、複数の太陽電池セルそれぞれの周辺に存在する残存封止材を分解または溶解させ、加熱対象太陽光パネル部分から複数の太陽電池セルを分離することができる。

　この際、第１の局所加熱処理は、加熱対象太陽光パネル部分と非接触状態で実行されるため、第１の局所加熱処理によって複数の太陽電池セルに悪影響を与えることはない。

　本開示の貴金属の分離方法におけるステップ(b)は、加熱対象太陽光パネル部分に対し第１の局所加熱処理を実行することにより、複数の太陽電池セルの周辺に存在する残存封止材を分解または溶解させ、残存封止材から複数の太陽電池セルを分離することができる。

　この際、ステップ(b)は、加熱対象太陽光パネル部分と非接触状態で実行されるため、複数の太陽電池セルに悪影響を与えることはない。

　本開示の貴金属の分離方法におけるステップ(c)は、複数の太陽電池セルそれぞれに対し第２の局所加熱処理を実行することにより、貴金属を溶解させて、前記太陽電池セルの表面から貴金属を分離することができる。

　また、ステップ(b)が実行する第１の局所加熱処理の第１の温度は残存封止材が分解し、かつ、貴金属が溶解しない温度に設定されている。このため、ステップ(b)の実行時に複数の太陽電池セルから貴金属が分離されることはなく、ステップ(c)の実行時に複数の太陽電池セルから貴金属を確実に分離することができる。

　本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

ＰＶパネルの全体構造を模式的に示す斜視図である。ＰＶパネルの断面構造を示す断面図である。太陽電池セル群の平面構成を示す平面図である。太陽電池セルの表面電極構造を示す平面図である。太陽電池セルの全体構造を模式的に示す斜視図である。実施の形態の貴金属回収システムの構成を模式的に示す説明図である。実施の形態における貴金属の分離方法の処理の流れを模式的に示す説明図である。廃ＰＶパネル部分の断面構造を示す断面図である。廃ＰＶパネル部分の搬送動作を模式的に示す説明図である。廃ＰＶパネル部分に対する剥離動作を模式的に示す説明図である。上下反転状態の加熱対象ＰＶパネル部分を示す説明図である。セル分離用加熱室内にて行われる局所加熱処理の処理内容を模式的に示す説明図である。太陽電池セルの分離内容を模式的に示す説明図である。貴金属分離用加熱室内にて行われる局所加熱処理の処理内容を模式的に示す説明図である。貴金属の回収後の太陽電池セルの状態を模式的に示す説明図である。太陽光パネルが廃棄対象となる予測を示すグラフである。各種の太陽光パネルにおける材料構成比を表形式で示す説明図である。

　＜太陽光パネルの基本構造＞
　図１はＰＶパネル１００の全体構造を模式的に示す斜視図である。図２はＰＶパネル１００の断面構造を模式的に示す断面図である。図３は太陽電池セル群１０の平面構成を模式的に示す平面図である。図１～図３それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。なお、図２は説明の都合上、５つの太陽電池セル１を示している。

　これらの図に示すように、太陽光パネルであるＰＶパネル１００は太陽電池セル群１０、封止材１１、ガラスパネル１２、アルミフレーム１３、封止材１６、バックシート１７及びジャンクションボックス１８を主要構成要素として含んでいる。なお、「ＰＶ」は"Photovoltaic（フォトボルタイク）"を意味する。

　図１～図３に示すように、太陽電池セル群１０は複数の太陽電池セル１はマトリクス状に配置されることにより構成される。そして、図２に示すように、複数の太陽電池セル１は封止材１１及び１６内で互いに分離した状態で封止されている。

　図１及び図２に示すように、複数の太陽電池セル１は全体が封止材１１及び１６により封止されている。封止材１１は太陽電池セル群１０の上部を封止する上部封止材として機能し、封止材１６は太陽電池セル群１０の下部を封止する下部封止材として機能する。

　図１及び図２に示すように、封止材１１の上面上にガラスパネル１２が設けられ、封止材１６の下面上にバックシート１７が設けられる。さらに、バックシート１７の下面上の一部にジャンクションボックス１８が設けられ、封止材１１、ガラスパネル１２、封止材１６及びバックシート１７を含む積層構造の側面に、外枠として機能するアルミフレーム１３が設けられる。

　ガラスパネル１２は太陽光の受光面となる透明基板として機能し、封止材１１及び１６はそれぞれＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）を構成材料とした、ＥＶＡ樹脂シートとして機能し、太陽電池セル群１０を上下から封止している。バックシート１７は背面シートとして機能する。

　図４は太陽電池セル１の表面電極構造を示す平面図であり、図５は太陽電池セル１の全体構造を模式的に示す斜視図である。図４及び図５それぞれにＸＹＺ直交座標系を記している。

　図４及び図５に示すように、太陽電池セル１は、シリコン等の酸化シリコン層６の表面（表層）に電子回路部５が設けられる。太陽電池セル１は１０×１０（ｃｍ）程度の平面形状を呈している。前述したように、マトリクス状に太陽電池セル１が配置されることにより、太陽電池セル群１０が構成され、太陽電池セル群１０により１単位（１モジュール）のＰＶパネル１００が構成される。

　図４に示すように、太陽電池セル１の表面（上面）における電極構造は、各々がＸ方向に延びて形成される複数のバスバー電極２と、複数のバスバー電極２それぞれから各々がＹ方向に延びる複数のフィンガー電極３とを含んでいる。バスバー電極２の形成幅はフィンガー電極３の形成幅より太い。フィンガー電極３は金属粒子を含んだ導電性ペーストが細線状に塗布されることにより得られる。金属粒子には体積抵抗率の低い銀が採用されている。

　一般に複数のフィンガー電極３は、銀等の貴金属を構成材料としている。一方、複数のバスバー電極２はアルミニウム、銅または銀を構成材料としている。このように、複数の太陽電池セル１はそれぞれ表面に貴金属である銀が設けられる貴金属形成領域を有している。例えば、フィンガー電極３の構成材料が銀であり、バスバー電極２の構成材料がアルミニウムである場合、太陽電池セル１のフィンガー電極３の形成領域が太陽電池セル１の表面に形成される貴金属形成領域となる。

　このように、ＰＶパネル１００に含まれる複数の太陽電池セル１はそれぞれの表面に貴金属である銀が設けられている。この銀を回収することを最終目的として、実施の形態の貴金属回収システム２０が構築される。

　＜実施の形態１＞
　図６は実施の形態１の貴金属回収システム２０の構成を模式的に示す説明図である。図６にＸＹＺ直交座標系を記す。貴金属回収システム２０は、廃棄対象のＰＶパネル１００の一部である加熱対象ＰＶパネル部分９０に対する太陽光パネル用分離装置として機能する。

　後に詳述する図１０及び図１１に示すように、加熱対象太陽光パネル部分となる加熱対象ＰＶパネル部分９０は、図２で示す太陽光パネルであるＰＶパネル１００から、ガラスパネル１２、アルミフレーム１３及びジャンクションボックス１８が除去された構造を呈している。

　すなわち、加熱対象ＰＶパネル部分９０は残存封止材である封止材１１及び１６によって複数の太陽電池セル１が封止された構造を呈している。

　図６に示すように、貴金属回収システム２０は、セル分離用加熱室２１、貴金属分離用加熱室２２、局所加熱機構２３、局所加熱機構２４、貴金属回収機構２５、パネル用搬送機構３１及びセル用搬送機構３２を主要構成要素として含んでいる。

　パネル用搬送機構３１は加熱対象ＰＶパネル部分９０を搬送する第１の搬送機構として機能する。加熱対象ＰＶパネル部分９０は加熱対象太陽光パネル部分となる。

　パネル用搬送機構３１によって加熱対象ＰＶパネル部分９０は搬送方向Ｄ１（＋Ｘ方向に向かう水平方向）に沿って搬送される。この際、加熱対象ＰＶパネル部分９０は、図１１に示すように、複数の太陽電池１それぞれの表面が下方に位置する上下反転状態で搬送される。すなわち、上下反転状態の太陽電池セル１は、貴金属形成領域を有する表面が下面となる。

　パネル用搬送機構３１によって、上下反転状態の加熱対象ＰＶパネル部分９０はセル分離用加熱室２１内に搬送される。セル分離用加熱室２１内において、パネル用搬送機構３１の下方にパネル用搬送機構３１と接触することなく局所加熱機構２３が設けられる。

　すなわち、局所加熱機構２３はパネル用搬送機構３１によって搬送される太陽電池セル１の下方となる下方位置条件を満足するように設けられる。なお、局所加熱機構２３は上記下方位置条件を満足する範囲で、セル分離用加熱室２１外に設けても良い。

　セル分離用加熱室２１内において、局所加熱機構２３は加熱対象ＰＶパネル部分９０の封止材１６に対し、第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理を実行する。

　第１の加熱対象領域は残存封止材である封止材１１及び１６における複数の太陽電池セル１との接触領域を含み、第１の温度は封止材１１及び１６が分解または溶解する温度に設定される。第１の温度として例えば、２５０～４５０（℃）に設定される。

　このように、セル分離用加熱室２１及び局所加熱機構２３によって、上述した第１の局所加熱処理を実行する第１の加熱機構が構成される。

　ＥＶＡの分解する温度が２５０～４５０℃程度であり、銀の融点が９６１．８℃であるため、第１の加熱機構による第１の局所加熱処理によって、太陽電池セル１の貴金属形成領域に設けられる複数のフィンガー電極３（銀）を溶解させることなく、封止材１６のみを選択的に分解または溶解させることができる。

　セル分離用加熱室２１及び局所加熱機構２３を含む第１の加熱機構が上述した第１の局所加熱処理を実行することにより、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１が分離される。この際、複数の太陽電池セル１はセル単位に分離される。

　一方、セル用搬送機構３２によって、複数の太陽電池セル１はセル単位に独立した状態で搬送方向Ｄ２（＋Ｘ方向に向かう水平方向）に沿って搬送される。この際、複数の太陽電池セル１はそれぞれ、表面が下方に位置する上下反転状態で搬送される。セル用搬送機構３２は第２の搬送機構として機能する。

　セル用搬送機構３２によって、上下反転状態の太陽電池セル１は貴金属分離用加熱室２２内に搬送される。貴金属分離用加熱室２２内において、セル用搬送機構３２の下方にセル用搬送機構３２と接触することなく局所加熱機構２４及び貴金属回収機構２５が設けられる。

　すなわち、局所加熱機構２４及び貴金属回収機構２５はセル用搬送機構３２によって搬送される太陽電池セル１の下方となる下方位置条件を満足するように設けられる。なお、局所加熱機構２４は上記下方位置条件を満足する範囲で、貴金属分離用加熱室２２外に設けても良い。

　貴金属分離用加熱室２２内において、局所加熱機構２４は複数の太陽電池セル１それぞれに対し、第２の加熱対象領域を第２の温度で局所加熱する第２の局所加熱処理を実行する。

　第２の加熱対象領域は貴金属形成領域（銀形成領域）を含み、第２の温度は貴金属である銀を構成材料としたフィンガー電極３が溶解する温度に設定される。第２の温度として例えば、９６１．８～１０８５（℃）の範囲に設定される。

　銀の融点が９６１．８℃であるため、第２の加熱機構による第２の局所加熱処理によって、太陽電池セル１の貴金属形成領域に設けられる複数のフィンガー電極３を選択的に溶解させることができる。

　貴金属回収機構２５は、溶解して太陽電池セル１から下方に落下する銀を回収する。このように、貴金属分離用加熱室２２、局所加熱機構２４及び貴金属回収機構２５によって、上述した第２の局所加熱処理を実行し、かつ、貴金属である銀の回収処理を行う第２の加熱機構が構成される。

　（貴金属の回収方法）
　図７は、廃棄対象のＰＶパネル１００から貴金属である銀を分離して回収する貴金属の回収方法の処理の流れを模式的に示す説明図である。なお、貴金属の回収方法に含まれる一部の処理は、図６で示した貴金属回収システム２０を用いて実行される。以下、図７を参照して、本実施の形態の貴金属の回収方法の処理手順を説明する。

　なお、本実施の形態において、貴金属は銀であり、貴金属形成領域はフィンガー電極３の形成領域とする。

　まず、ステップＳ１において、ＰＶパネル１００からアルミフレーム１３及びジャンクションボックス１８を取り外し、廃ＰＶパネル部分１００Ｂを得る。ステップＳ１は、例えば、人手によって実行される。

　取り外されたアルミフレーム１３はアルミリサイクルに利用され、ジャンクションボックス１８は金属スクラップリサイクルに利用される。

　図８は廃ＰＶパネル部分１００Ｂの断面構造を示す断面図である。図８にＸＹＺ直交座標系を記す。同図に示すように、廃ＰＶパネル部分１００Ｂは、ＰＶパネル１００からガラスパネル１２及びジャンクションボックス１８から取り外された構造を呈している。

　次に、ステップＳ２において、廃ＰＶパネル部分１００Ｂを剥離室３６に向けて搬送する搬送動作を実行する。廃ＰＶパネル部分１００Ｂの搬送は例えばローラコンベアにて行われる。なお、ローラコンベアは多数のローラ（円筒ころ）を平行に並べた構造のコンベアである。

　図９は廃ＰＶパネル部分１００Ｂの搬送動作を模式的に示す説明図である。図９にＸＹＺ直交座標系を記す。

　同図に示すように、複数の搬送用ローラ４０を含むローラコンベアにより実現される搬送機構３０によって、廃ＰＶパネル部分１００Ｂは剥離室３６に向けて、搬送方向Ｄ０に沿って搬送される。搬送方向Ｄ０は＋Ｘ方向に向かう水平方向となる。

　その後、ステップＳ３において、剥離室３６内において、ホットナイフ法によって、複数の太陽電池セル１の上方に設けられ、受光面の透明基板となるガラスパネル１２を選択的に剥離する。

　図１０は廃ＰＶパネル部分１００Ｂに対する剥離動作を模式的に示す説明図である。図１０にＸＹＺ直交座標系を記す。

　図９に示すように、ホットナイフ３７の先端が封止材１１とガラスパネル１２との界面に位置する状態で、搬送機構３０によって廃ＰＶパネル部分１００Ｂを搬送方向Ｄ１に沿って搬送することにより、図１０に示すように、廃ＰＶパネル部分１００Ｂからガラスパネル１２を剥離することができる。なお、ホットナイフ３７を用いたホットナイフ法が既存技術であるため、詳細な説明は省略する。

　その結果、図１０に示すように、廃ＰＶパネル部分１００Ｂからガラスパネル１２が選択的に剥離された加熱対象ＰＶパネル部分９０を得ることができる。この加熱対象ＰＶパネル部分９０が図６で示した貴金属回収システム２０の加熱対象物となる。

　加熱対象ＰＶパネル部分９０において、ステップＳ３の剥離工程後に残存する封止材１１と封止材１６との組合せ構造が残存封止材となる。一方、剥離されたガラスパネル１２はガラスリサイクルに利用される。

　図７に戻って、ステップＳ４において、加熱対象ＰＶパネル部分９０を上下反転状態にする。この作業は例えば人手による手作業にて実行される。

　図１１は上下反転状態の加熱対象ＰＶパネル部分９０を示す説明図である。図１１にＸＹＺ直交座標系を記す。同図に示す様に、上下反転状態の加熱対象ＰＶパネル部分９０において、上方に封止材１６が下方に封止材１１が位置し、複数の太陽電池セル１の表面が下面となる。

　その後、ステップＳ５において、セル分離用加熱室２１内において、加熱対象ＰＶパネル部分９０に対する局所加熱処理が第１の局所加熱処理として実行される。

　図１２はセル分離用加熱室２１内にて行われる局所加熱処理の処理内容を模式的に示す説明図である。図１２にＸＹＺ直交座標系を記している。

　同図に示すように、加熱対象ＰＶパネル部分９０をセル分離用加熱室２１内に搬送するためのパネル用搬送機構３１が設けられる。パネル用搬送機構３１は、複数の搬送用ローラ４１を含むローラコンベアである。なお、上下反転状態の加熱対象ＰＶパネル部分９０は、例えばスライドコンベアを用いて、パネル用搬送機構３１の複数の搬送用ローラ４１上に配置される。

　パネル用搬送機構３１によって、上下反転状態の加熱対象ＰＶパネル部分９０が搬送方向Ｄ１に沿って搬送され、加熱対象ＰＶパネル部分９０の一部がセル分離用加熱室２１内に導かれる。搬送方向Ｄ１は＋Ｘ方向に向かう水平方向である。

　セル分離用加熱室２１内において、パネル用搬送機構３１で搬送される加熱対象ＰＶパネル部分９０の残存封止材（封止材１１＋封止材１６）に対し、第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理が実行される。

　第１の加熱対象領域は封止材１１及び１６における複数の太陽電池セル１との接触領域を含んでいる。第１の局所加熱処理は、パネル用搬送機構３１の下方に設けられた局所加熱機構２３（図１２では図示せず）から加熱対象ＰＶパネル部分９０と非接触状態で実行される。加熱方向Ｈ１は＋Ｚ方向に向かう垂直方向となる。

　この際、第１の温度は｛２５０～４５０（℃）｝の範囲に設定される。封止材１１及び１６の構成材料であるＥＶＡの分解する温度が２５０℃以上であるため、第１の局所加熱処理によって、第１の加熱対象領域に存在する封止材１１及び１６を分解または溶解して、複数の太陽電池セル１を封止材１１及び１６から分離可能状態にする。一方、貴金属である銀の融点は９６１．８℃であるため、第１の局所加熱処理によってフィンガー電極３が溶解することはない。

　図１３は太陽電池セル１の分離内容を模式的に示す説明図である。同図にＸＹＺ直交座標系を記している。

　セル分離用加熱室２１及び局所加熱機構２３を含む第１の加熱機構による第１の局所加熱処理が実行されると、複数の太陽電池セル１それぞれの周辺に存在する封止材１１及び１６が分解または溶解する。その結果、太陽電池セル１は、封止材１１及び１６から分離され最下方に位置する。なお、図１３では、封止材１１に相当する領域が分解または溶解した状態を模式的に示している。

　このように、セル分離用加熱室２１及び局所加熱機構２３を含む第１の加熱機構による第１の局所加熱処理が加熱対象ＰＶパネル部分９０に対し実行されることにより、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１を分離することができる。

　なお、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１が分離された後、封止材１６及びバックシート１７を含む残存ＰＶパネル部分９０Ｂが残る。なお、図１３では、図示していないが、封止材１１の一部が残存する場合もある。

　残存ＰＶパネル部分９０Ｂは、パネル用搬送機構３１によってセル分離用加熱室２１外に排出された後、封止材１６とバックシート１７とに分別される。分別された封止材１６及びバックシート１７はそれぞれマテリアルリサイクルに利用される。

　図７に戻って、ステップＳ６において、準備処理が実行される。準備処理は、複数の太陽電池１それぞれの表面が下方に位置する上下反転状態にする処理である。

　次に、ステップＳ７において、上下反転状態の太陽電池セル１をセル用搬送機構３２に載置する投入処理が実行される。ステップＳ６及びステップＳ７の処理は例えば人手による手作業により実行される。

　図１３で示した構成では、パネル用搬送機構３１の一部に太陽電池セル１が落下可能なセル落下用空間ＳＰ１が設けられている。したがって、加熱対象ＰＶパネル部分９０が搬送方向Ｄ１に搬送される際、加熱対象ＰＶパネル部分９０から分離された太陽電池セル１がセル落下用空間ＳＰ１から落下方向Ｆ１（－Ｚ方向）に落下する。

　一方、図１３で示す構成では、セル落下用空間ＳＰ１の下方にセル用搬送機構３２を配置される。

　したがって、パネル用搬送機構３１による加熱対象ＰＶパネル部分９０の搬送時に、セル落下用空間ＳＰ１から落下した太陽電池セル１をセル用搬送機構３２にて受けとめることができる。

　この際、落下した太陽電池セル１は、上下反転状態でセル用搬送機構３２に受けとめられる。したがって、図１３で示したように、太陽電池セル１の受け渡しが可能なようにパネル用搬送機構３１とセル用搬送機構３２とを配置することにより、ステップＳ６及びステップＳ７の処理の自動化を図ることができる。

　セル用搬送機構３２として、例えば、複数の搬送用ローラ４２及び図示しないメッシュベルトを含むメッシュ（ベルト）コンベアが考えられる。メッシュベルトは溶解した銀が落下できる網目構造を呈している。このメッシュベルト上に上下反転状態の太陽電池セル１が載置された状態で搬送される。

　図７に戻って、ステップＳ８において、貴金属分離用加熱室２２内における局所加熱処理が第２の局所加熱処理として実行される。ステップＳ８は以下に述べるステップＳ８１～８３を含んでいる。

　ステップＳ８１において、セル用搬送機構３２は複数の太陽電池セル１をセル単位に独立した状態で搬送方向Ｄ２に沿って搬送する。搬送方向Ｄ２は＋Ｘ方向に向かう水平方向である。

　その後、ステップＳ８２において、太陽電池セル１が貴金属分離用加熱室２２内に導かれ、貴金属分離用加熱室２２内において、太陽電池セル１に対する局所加熱処理が第２の局所加熱処理として実行される。

　図１４は貴金属分離用加熱室２２内にて行われる局所加熱処理の処理内容を模式的に示す説明図である。図１４にＸＹＺ直交座標系を記している。

　同図に示すように、貴金属分離用加熱室２２内において、セル用搬送機構３２で搬送される太陽電池セル１に対し、第２の加熱対象領域を第２の温度で局所加熱する第２の局所加熱処理が実行される。

　第２の加熱対象領域は太陽電池セル１の表面に形成される貴金属形成領域を含んでいる。貴金属形成領域は、前述したように、配線材料であるフィンガー電極３の形成領域である。

　第２の局所加熱処理は、セル用搬送機構３２の下方に設けられた局所加熱機構２４（図１４では図示せず）から、太陽電池セル１と非接触状態で実行される。この際、加熱方向Ｈ２は、＋Ｚ方向に向かう垂直方向となる。

　この際、第２の温度は｛９６１．８～１０８５（℃）｝の範囲に設定される。貴金属である銀の融点が９６１．８℃であるため、第２の局所加熱処理によって、第２の加熱対象領域に存在する配線材料であるフィンガー電極３を溶解することができる。図１４では、フィンガー電極３の一部が溶解した状態を溶解物３Ｓとして示している。

　次に、ステップＳ８３において、貴金属の回収処理が実行される。図１４に示すように、搬送方向Ｄ１において第２の局所加熱処理の加熱点ＨＰ２より＋Ｘ側に、セル用搬送機構３２の下方に貴金属回収機構２５が設けられている。貴金属回収機構２５は＋Ｘ方向に沿って低くなる傾斜面を有している。

　したがって、太陽電池セル１が搬送方向Ｄ２に搬送される際、フィンガー電極３の溶解物３Ｓが貴金属落下用空間ＳＰ２を介して落下方向Ｆ２（－Ｚ方向）に落下する。貴金属落下用空間ＳＰ２はメッシュベルトの網目に相当する。落下した溶解物３Ｓは、貴金属回収機構２５の傾斜面で受けとめられ、傾斜面に沿って＋Ｘ方向、かつ下方（－Ｚ方向）に移動する。

　その結果、貴金属回収機構２５の傾斜面の下方に溶解物３Ｓの集合体を回収することができる。貴金属回収機構２５によって回収された溶解物３Ｓの集合体は、貴金属８として回収される。なお、貴金属回収機構２５として例えばドレンパンを用いても良い。

　なお、上下反転状態の太陽電池セル１の表面から、溶解物３Ｓの落下を促進させるべく、溶解物３Ｓをエアで吹き飛ばす、太陽電池セル１を斜めに傾斜させて搬送する、太陽電池セル１に振動を与える、溶解物３Ｓの掻き取り機構を設ける等の補助機構を貴金属回収機構２５に追加しても良い。

　図１５は貴金属８の回収後の太陽電池セル１Ｂの状態を模式的に示す説明図である。同図に示すように、貴金属８が回収された後、太陽電池セル１Ｂの主要構成部は酸化シリコン層となる。

　なお、貴金属８は貴金属用のマテリアルリサイクルに利用される。また、銀が分離された太陽電池セル１Ｂはセル用搬送機構３２によって貴金属分離用加熱室２２外に排出された後、マテリアルリサイクルに利用される。

　本実施の形態の太陽光パネル用分離装置である貴金属回収システム２０は、セル分離用加熱室２１及び貴金属分離用加熱室２２を含む第１の加熱機構を有している。この第１の加熱機構は、加熱対象ＰＶパネル部分９０に対し第１の局所加熱処理を実行することにより、複数の太陽電池セル１それぞれの周辺に存在する残存封止材（封止材１１及び１６）を分解または溶解させ、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１を分離することができる。

　この際、第１の局所加熱処理は、加熱対象太陽光パネル部分である加熱対象ＰＶパネル部分９０と非接触状態で実行されるため、第１の局所加熱処理によって複数の太陽電池セル１に悪影響を与えることはない。

　本実施の形態の貴金属回収システム２０は、局所加熱機構２３及び局所加熱機構２４を含む第２の加熱機構を有している。第２の加熱機構は、複数の太陽電池セル１それぞれに対し第２の局所加熱処理を実行することにより、フィンガー電極３の構成材料となる銀を溶解させて、太陽電池セル１の表面から貴金属である銀を分離することができる。

　また、第１の加熱機構が実行する第１の局所加熱処理の第１の温度｛２５０～４５０（℃）｝は残存封止材が分解または溶解し、かつ、銀が溶解しない温度に設定されている。このため、第１の局所加熱処理の実行時に加熱対象ＰＶパネル部分９０から銀が分離されることはなく、第２の局所加熱処理の実行時に複数の太陽電池セル１それぞれから銀を貴金属８として確実に分離することができる。

　さらに、第２の加熱機構はセル用搬送機構３２によって搬送される複数の太陽電池セル１の下方に設けられる貴金属回収機構２５をさらに含んでいる。したがって、貴金属回収機構２５によって、太陽電池セル１の表面から落下するフィンガー電極３の溶解物３Ｓ（銀）を比較的容易に回収することができる。

　（局所加熱方法）
　第１の加熱機構（セル分離用加熱室２１＋局所加熱機構２３）による第１の局所加熱処理及び、第２の加熱機構（貴金属分離用加熱室２２＋局所加熱機構２４）による第２の局所加熱処理を実行する局所加熱方法として、電磁場加熱方法、水蒸気加熱方法、赤外線加熱方法及び誘導加熱方法のうち、いずれか１つの方法を用いれば良い。上述した加熱方法は、いずれも、加熱対象となる加熱対象ＰＶパネル部分９０や太陽電池セル１と接触することなく、局所的な加熱処理を実行することができる。

　例えば、電磁場加熱方法は、電磁場、すなわち、マイクロ波のうちの磁界を利用した局所加熱方法である。電磁場加熱方法では、ＸＹ平面で１０ｃｍ×１ｃｍ程度のスリット状の加熱を比較的浅い加熱深さで実行することができる。

　したがって、図４で示すように、Ｙ方向に沿って延在するフィンガー電極３の形成領域（貴金属形成領域）に適合した、第２の局所加熱処理を精度良く実行することができる。

　水蒸気加熱方法は、過熱状態の水蒸気を用いて加熱する方法である。赤外線加熱方法は赤外線の照射による加熱方法である。誘導加熱方法は、電磁誘導の原理を利用して、金属などを加熱する方法である。なお、上述した４つの局所加熱方法は既存技術であるため、詳細な説明は省略する。

　第１及び第２の加熱機構はそれぞれ上述した４つの局所加熱方法の１つを採用している。したがって、セル分離用加熱室２１及び局所加熱機構２３を含む第１の加熱機構は、加熱対象ＰＶパネル部分９０に接触することなく、第１の温度で第１の局所加熱処理を精度良く実行することができる。

　同様に、貴金属分離用加熱室２２及び局所加熱機構２４を含む第２の加熱機構は、複数の太陽電池セル１それぞれに接触することなく、第２の温度で第２の局所加熱処理を精度良く実行することができる。

　（貴金属の分離方法）
　図７で示した処理におけるステップＳ３～Ｓ８の処理は、廃ＰＶパネル部分１００Ｂから銀を分離する貴金属の分離方法と考えることができる。

　貴金属の回収方法は、
　(a) 廃ＰＶパネル部分１００Ｂに対し、複数の太陽電池セル１の上方に設けられた透明基板であるガラスパネル１２を除去して加熱対象ＰＶパネル部分９０を得るステップと、
　(b) 加熱対象ＰＶパネル部分９０の残存封止材（封止材１１及び１６）に対し第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理を実行するステップと、
　(c) 複数の太陽電池セル１それぞれに対し第２の加熱対象領域を第２の温度で局所加熱する第２の局所加熱処理を実行するステップとを備えている。

　上記ステップ(a)は、主として図７で示すステップＳ３の処理に対応し、上記ステップ(b)は、主として図７で示すステップＳ５の処理に対応し、上記ステップ(c)は、主として図７で示すステップＳ８（Ｓ８１～Ｓ８３）の処理に対応する。

　加熱対象太陽光パネル部分である加熱対象ＰＶパネル部分９０は、複数の太陽電池セル１が残存封止材である封止材１１及び１６により封止されている。

　前述したように、第１の加熱対象領域は、封止材１１及び１６における複数の太陽電池セル１との接触領域を含んでいる。上記ステップ(b)は、加熱対象ＰＶパネル部分９０と非接触状態で実行され、上記第１の温度は封止材１１及び１６が分解または溶解する温度に設定される。

　上記ステップ(b)の実行後、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１が分離される。複数の太陽電池セル１はそれぞれ表面に貴金属である銀が設けられる貴金属形成領域を有している。本実施の形態では、貴金属形成領域はフィンガー電極３の形成領域となる。

　上記第２の加熱対象領域は貴金属形成領域を含み、上記ステップ(c)は、複数の太陽電池セル１それぞれと非接触状態で実行され、上記第２の温度は貴金属である銀が溶解する温度に設定され、上記第１の温度は銀が溶解しない温度に設定される。

　したがって、本開示の貴金属の分離方法における上記ステップ(b)は、加熱対象ＰＶパネル部分９０に対し第１の局所加熱処理を実行することにより、太陽電池セル１の周辺に存在する残存封止材である封止材１１及び１６を分解または溶解させ、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１を分離することができる。

　この際、上記ステップ(b)は、加熱対象太陽光パネル部分である加熱対象ＰＶパネル部分９０と非接触状態で実行されるため、複数の太陽電池セル１に悪影響を与えることはない。

　本開示の貴金属の回収方法における上記ステップ(c)は、複数の太陽電池セル１それぞれに対し第２の局所加熱処理を実行することにより、貴金属である銀を溶解させて、太陽電池セル１の表面から貴金属８を分離することができる。

　また、上記ステップ(b)が実行する第１の局所加熱処理の第１の温度は封止材１１及び１６が分解または溶解し、かつ、銀が溶解しない温度に設定されている。このため、上記ステップ(b)の実行時に複数の太陽電池セル１から銀が分離されることはなく、上記ステップ(c)の実行時に複数の太陽電池セル１から銀を確実に分離することができる。

　（貴金属）
　上述した実施の形態では、貴金属としてフィンガー電極３等の構成材料となる銀を示したが、それ以外に銅、金、パラジウム、白金及び銀パラジウム合金のうち、少なくとも１つが貴金属として考えられる。この場合、第２の温度は貴金属となる構成材料の融点以上に設定される。

　したがって、本実施の形態の貴金属回収システム２０によって、銀、銅、金、パラジウム、白金及び銀パラジウム合金のうち、少なくとも１つを含む貴金属を加熱対象ＰＶパネル部分９０から分離して回収することができる。

　＜その他＞
　本開示の貴金属の分離方法では、図３のステップＳ３において、ガラスパネル１２のみを剥離する工程を示した。ステップＳ３の変形ステップとして、ガラスパネル１２と共に封止材１１の大部分を剥離する工程が考えられる。変形ステップを採用することにより、加熱対象ＰＶパネル部分９０における封止材１１の膜厚を薄くして、ステップＳ５の第１の局所加熱処理の実行時に、加熱対象ＰＶパネル部分９０から複数の太陽電池セル１の分離を容易にすることが期待できる。

　本開示の貴金属の分離方法では、図７におけるステップＳ３のガラスパネル１２の剥離工程としてホットナイフ法を用いた工程を示したがこの方法に限定されない。例えば、ホットナイフ法に代えてブラスト剥離法を採用しても良い。ブラスト剥離法は、ガラスと同質のサンドをガラス面にぶつけてガラスパネル１２を破砕する方法である。

　本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

　１１，１６　封止材
　１２　ガラスパネル
　１３　アルミフレーム
　１７　バックシート
　１８　ジャンクションボックス
　２０　貴金属回収システム
　２１　セル分離用加熱室
　２２　貴金属分離用加熱室
　２３，２４　局所加熱機構
　２５　貴金属回収機構
　３１　パネル用搬送機構
　３２　セル用搬送機構

Claims

　廃棄対象の太陽光パネルの一部である加熱対象太陽光パネル部分に対する太陽光パネル用分離装置であって、前記加熱対象太陽光パネル部分は複数の太陽電池セルが残存封止材により封止されており、
　前記加熱対象太陽光パネル部分を搬送する第１の搬送機構と、
　前記第１の搬送機構で搬送される前記加熱対象太陽光パネル部分の前記残存封止材に対し、第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理を実行する第１の加熱機構とを備え、
　前記第１の加熱対象領域は前記残存封止材における前記複数の太陽電池セルとの接触領域を含み、前記第１の局所加熱処理は前記加熱対象太陽光パネル部分と非接触状態で実行され、前記第１の温度は前記残存封止材が分解する温度に設定される、
太陽光パネル用分離装置。
　請求項１記載の太陽光パネル用分離装置であって、
　前記複数の太陽電池セルはそれぞれ表面に貴金属が設けられる貴金属形成領域を有し、
　前記複数の太陽電池セルをセル単位に独立した状態で搬送する第２の搬送機構と、
　前記第２の搬送機構で搬送される前記複数の太陽電池セルそれぞれに対し、第２の加熱対象領域を第２の温度で局所加熱する第２の局所加熱処理を実行する第２の加熱機構とをさらに備え、
　前記第２の加熱対象領域は前記貴金属形成領域を含み、前記第２の局所加熱処理は前記複数の太陽電池セルそれぞれと非接触状態で実行され、前記第２の温度は前記貴金属が溶解する温度に設定され、前記第１の温度は前記貴金属が溶解しない温度に設定される、
太陽光パネル用分離装置。
　請求項２記載の太陽光パネル用分離装置であって、
　前記第２の搬送機構は、前記複数の太陽電池それぞれの表面が下方に位置する上下反転状態で前記複数の太陽電池セルを水平方向に沿って搬送し、
　前記第２の加熱機構は、
　前記第２の搬送機構で搬送される前記複数の太陽電池セルの下方に設けられ、溶解して下方に落下する貴金属を回収する貴金属回収機構をさらに備える、
太陽光パネル用分離装置。
　請求項２または請求項３に記載の太陽光パネル用分離装置であって、
　前記第１及び第２の局所加熱処理はそれぞれ、電磁場加熱方法、水蒸気加熱方法、赤外線加熱方法及び誘導加熱方法のうち、一の加熱方法を採用して実行される、
太陽光パネル用分離装置。
　請求項２から請求項４のうち、いずれか１項に記載の太陽光パネル用分離装置であって、
　前記貴金属は、銀、銅、金、パラジウム、白金及び銀パラジウム合金のうち、少なくとも１つ含む、
太陽光パネル用分離装置。
　廃棄対象の太陽光パネルから貴金属を分離する貴金属の分離方法であって、
　(a) 前記太陽光パネルに対し、複数の太陽電池セルの上方に設けられた透明基板を除去して加熱対象太陽光パネル部分を得るステップを備え、前記加熱対象太陽光パネル部分は前記複数の太陽電池セルが残存封止材により封止されており、
　(b) 前記加熱対象太陽光パネル部分の前記残存封止材に対し第１の加熱対象領域を第１の温度で局所加熱する第１の局所加熱処理を実行するステップをさらに備え、
　前記第１の加熱対象領域は、前記残存封止材における前記複数の太陽電池セルとの接触領域を含み、前記ステップ(b)は、前記加熱対象太陽光パネル部分と非接触状態で実行され、前記第１の温度は前記残存封止材が分解する温度に設定され、
　前記ステップ(b)の実行後、前記加熱対象太陽光パネル部分から前記複数の太陽電池セルが分離され、前記複数の太陽電池セルはそれぞれ表面に前記貴金属が設けられる貴金属形成領域を有し、
　前記貴金属の分離方法は、
　(c) 前記複数の太陽電池セルそれぞれに対し第２の加熱対象領域を第２の温度で局所加熱する第２の局所加熱処理を実行するステップをさらに備え、
　前記第２の加熱対象領域は前記貴金属形成領域を含み、前記ステップ(c)は、前記複数の太陽電池セルそれぞれと非接触状態で実行され、前記第２の温度は前記貴金属が溶解する温度に設定され、前記第１の温度は前記貴金属が溶解しない温度に設定される、
貴金属の分離方法。