(57)【要約】【課題】  製造過程などで発生する規格外れの太陽電池モジュールや、使用済みの太陽電池モジュールなどから、環境負荷が小さく、取扱いが容易な有機溶剤を使用して太陽電池モジュールの構成部材を分離、回収する。【解決手段】  太陽電池セル、封止剤、裏面材、ガラスから構成される太陽電池モジュールを下記のいずれかの化学構造で示される有機溶剤から選ばれる少なくとも１種類の有機溶剤を含む溶液に浸漬する太陽電池モジュールの解体方法。【化１】2014094321.tif 000005（Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６は、炭素数が１から８の炭化水素基であり、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ７は水素または炭素数が１から８の炭化水素基である。）【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セル、封止剤、裏面材、ガラスから構成される太陽電池モジュールを下記のいずれかの化学構造で示される有機溶剤から選ばれる少なくとも１種類の有機溶剤を含む溶液に浸漬する太陽電池モジュールの解体方法。
【化１】
2014094321.tif 000004
（Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６は、炭素数が１から８の炭化水素基であり、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ７は水素または炭素数が１から８の炭化水素基である。）
【請求項２】
Ｒ２、Ｒ５、Ｒ７が水素または炭素数が１から６の炭化水素基である請求項１に記載の太陽電池モジュールの解体方法。
【請求項３】
Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６が炭素数が１から６の炭化水素基である請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの解体方法。
【請求項４】
有機溶剤が、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、ペンチルベンゼン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、ブチルベンゼン、１−イソプロピル−４−メトキシベンゼンから選ばれる少なくとも１種類の有機溶剤である、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュールの解体方法。
【請求項５】
封止剤が、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラールまたはポリウレタンである請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの解体方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの解体方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、地球環境問題への関心から自然エネルギーを使用した新エネルギー技術が注目されている。その一つとして太陽エネルギーを使用した技術が関心を集め、太陽電池の生産量が近年急伸している。これに伴い製造過程などで発生する規格外れの太陽電池モジュール量の増大や、使用済み太陽電池の廃棄物が増大していくと懸念される。このため、太陽電池モジュールを構成する各部材を再利用可能な形態で回収するニーズは今後益々大きくなるものと考えられる。
【０００３】
通常、太陽電池モジュールは何枚かの太陽電池セルをエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの封止材で挟み込み強化ガラスに貼り付け、裏面を保護フィルムで覆い、電力を取り出すための端子などを配線し、端部にアルミなどのフレームを装着して製造される。このため、太陽電池モジュールで使用されている部材を分別してリサイクルするためには、封止材であるＥＶＡを除去し、強化ガラスと太陽電池セルを分離する必要がある。
【０００４】
封止材を除去する方法としては、(1)流動床などを利用してエチレン−酢酸ビニル共重合体を焼成して除去する方法（例えば非特許文献１参照）、(2)硝酸に浸漬してエチレン−酢酸ビニル共重合体を分解除去方法（特許文献１参照）、(3)トリクロロエチレン、トルエンなどの有機溶剤でエチレン−酢酸ビニル共重合体を膨潤あるいは剥離させる方法（例えば、非特許文献２および特許文献２参照）が開示されている。しかし、(1)の方法では処理の過程で太陽電池セルの表面が削り取られ回収した太陽電池がそのままでは再利用不可能となる問題がある。(2)の方法では、強酸の硝酸を使用するため取扱い時に危険である。また、使用後の大量の硝酸廃液の処理が問題となる。(3)の方法では、ハロゲン系の溶剤を使用すると環境負荷が高くなる。一方、トルエンは揮発性が高く、引火点が４０℃以下であるため比較的低温でも引火する化合物であり、通常の作業環境においても、これらの有機溶剤から発生した蒸気が空気と混同すると、引火や爆発等、火災の発生を招きやすく取扱いにくい。更に、トルエンは神経障害作用があるために作業環境評価基準に係る管理濃度が２０ｐｐｍ以下に設定される等、使用を極力避ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８６５４７号公報
【特許文献２】特開２００７−１８００６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＮＥＤＯ、太陽・風力技術開発室からの太陽光発電共通基板技術開発に関する成果報告書「太陽光発電システムのリサイクル・リユース処理技術等の研究開発」
【非特許文献２】日本太陽エネルギー学会・日本エネルギー風力協会合同発表会（平成１０年１１月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
製造過程などで発生する規格外れの太陽電池モジュールや、使用済みの太陽電池モジュールなどから、環境負荷が小さく、取扱いが容易な有機溶剤を使用して太陽電池モジュールの構成部材を分離、回収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、太陽電池セル、封止剤、裏面材、ガラスから構成される太陽電池モジュールを下記のいずれかの化学構造で示される
【０００９】
【化１】
2014094321.tif 000002
【００１０】
（Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ６は、炭素数が１から８の炭化水素基であり、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ７は水素または炭素数が１から８の炭化水素基である。）
有機溶剤から選ばれる少なくとも１種類の有機溶剤を含む溶液に浸漬する太陽電池モジュールの解体方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造過程などで発生する規格外れの太陽電池モジュールや、使用済みの太陽電池モジュールなどから、環境負荷が小さく、取扱いが容易な有機溶剤を使用して太陽電池モジュールの構成部材を分離、回収することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に使用できる太陽電池モジュールとしては、例えば、従来既知の太陽電池モジュールがあげられる。例えば、太陽電池セルを封止材に挟みこんで強化ガラスに接着させて形成されたものなどが挙げられる。太陽電池モジュールは、好ましくは、光を受けて発電する素子である太陽電池セルを太陽光発電装置として使用するために、太陽電池セルを封止材に挟み込み強化ガラスに接着させて太陽電池モジュールを形成している。太陽電池モジュールは、好ましくは、太陽電池モジュールの強化ガラスの反対側には裏面材が貼り付けられている。
【００１３】
本発明に係わる太陽電池モジュールの部材について具体的に説明する。
【００１４】
太陽電池セルは、好ましくは、透光性ガラス基板の下面に、透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜がこの順に積層されて形成されている。透光性基板としては、例えば、ガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂がある。透明電極膜としては、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＩＴＯなどがある。光電変換層としては、例えば、アモルファスシリコンや微結晶シリコンなどのシリコン系光電変換膜や、ＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＳｅ２などの化合物系光電変換膜がある。また、裏面電極膜は、例えば、ＺｎＯ透明電極膜及び銀薄膜からなる。
【００１５】
強化ガラスは、一般的にはソーダライムガラスが使用されており、高透過ガラス（いわゆる白板ガラス）が使用されている。高透過ガラスは、鉄分の含有量の少ないソーダライムガラスであり、光線透過率の高いものである。また、表面にエンボス模様を形成した型板ガラスも使用される。
【００１６】
封止材は、透明であって接着性や柔軟性を有するものであればよく、好ましくは、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリウレタンが一般的に使用されている。このとき、架橋された樹脂であることが、強度や耐久性の面から好ましい。したがって、封止材の原料は、架橋可能な熱可塑性樹脂、特に加熱することによって架橋反応が進行する樹脂であることが好ましい。架橋可能な熱可塑性樹脂としては、加熱した時に架橋反応が進行するものであれば特に限定されないが、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体であれば架橋材を配合して架橋させることができ、ポリウレタンであればイソシアネート基と水酸基とを反応させることによって架橋させることができる。
【００１７】
裏面材は、通常、樹脂フィルム又は少なくとも１層以上の樹脂層を有する多層フィルムである。使用される樹脂はポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂や、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系樹脂が一般的に使用されている。多層フィルムにする場合には、種類の異なる樹脂を積層してもかまわないし、アルミ箔に代表される金属箔などと積層しても構わない。一般的には、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムやアルミ箔からなる中間層の両側を、耐候性に優れたフッ素系樹脂層で挟む方法が使用されている。
【００１８】
本発明での有機溶媒への浸漬時には、好ましくは、太陽電池にモジュールに接続されたアルミ製フレームや端子ボックスなどを取り外した後に実施する。これらの取り外しは、例えば、手作業で実施可能である。
【００１９】
本発明で使用する有機溶剤は下記構造で示される有機溶剤から選ばれる少なくとも１種類の有機溶剤である。
【００２０】
【化２】
2014094321.tif 000003
【００２１】
上記構造式のＲ１は、炭素数が１から８の炭化水素基である。Ｒ１は、好ましくは、炭素数が１から６炭化水素基である。より好ましくは炭素数が１から２炭化水素基である。Ｒ１は、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘプチル基、へキシル基である。より好ましくはメチル基、エチル基である。
【００２２】
上記構造式のＲ２は、水素または炭素数が１から８の炭化水素基である。Ｒ２は、好ましくは水素または炭素数が１から６の炭化水素基である。Ｒ２は、より好ましくは水素または炭素数が１から３炭化水素基である。Ｒ２は、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基である。より好ましくは水素またはメチル基、エチル基、プロピル基である。
【００２３】
上記構造式のＲ３は、炭素数が１から８炭化水素基である。Ｒ３は、好ましくは、炭素数が１から６炭化水素基である。Ｒ３は、より好ましくは、炭素数が１から３の炭化水素基である。Ｒ３は、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基である。より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基である。
【００２４】
上記構造式のＲ４は、炭素数が１から８の炭化水素基である。Ｒ４は、好ましくは炭素数が１から６の炭化水素基である。Ｒ４は、より好ましくは炭素数が１から３の炭化水素基である。Ｒ４は、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基である。より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基である。
【００２５】
上記構造式のＲ５は、水素または炭素数が１から８の炭化水素基である。Ｒ５は、好ましくは水素または炭素数が１から６の炭化水素基である。Ｒ５は、より好ましくは水素である。Ｒ５は、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基である。より好ましくは水素である。
【００２６】
上記構造式のＲ６は、炭素数が１から８の炭化水素基である。Ｒ６は、好ましくは炭素数が１から６の炭化水素基である。Ｒ６は、より好ましくは炭素数が１から３の炭化水素基である。Ｒ６は、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基である。より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基である。
【００２７】
上記構造式のＲ７は、炭素数が１から８の炭化水素基である。Ｒ７は、好ましくは水素または炭素数が１から６の炭化水素基である。Ｒ７は、より好ましくは水素である。好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基である。より好ましくは水素である。
【００２８】
これらの有機溶剤は、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、１−イソプロピル−４−メトキシベンゼン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテルなどのエーテル類、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクオクタン、シクロへキセンなどの脂環式炭化水素類、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、１−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、１−フェニルペンタンなどの芳香族炭化水素類などが好ましい。より具体的には、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、１−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、１−フェニルペンタン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、１−イソプロピル−４−メトキシベンゼンなどが好ましい。これらの有機溶剤は単独で用いても混合して用いてもよい。
【００２９】
これらの有機溶剤は他の有機溶剤と混合して用いてもよく、上記構造式の有機溶剤の含有比率は５０から１００ｗｔ％。好ましくは、７０から１００ｗｔ％。より好ましくは８０から１００ｗｔ％である。
【００３０】
本発明の太陽電池モジュールの解体方法では、有機溶剤に浸漬する方法は、例えば製造過程などで発生する規格外れの太陽電池モジュールや、使用済みの太陽電池モジュールなどを、室温でまたは加熱下で前記の有機溶剤中に浸漬する方法などがあげられる。
【００３１】
加熱下で有機溶剤に浸漬する場合には、例えば、太陽電池モジュールを加熱された有機溶剤に浸漬させてもよいし、有機溶剤に浸漬させた状態で加熱してもよい。加熱源に制限はない。温度は、溶媒の沸点を超えない範囲であれば制限はないが、２０℃から１１０℃までが好ましい。より好ましくは２０℃から９０℃である。
【００３２】
浸漬時間は浸漬温度、太陽電池モジュールの大きさにより異なるが、一般的に、１６時間から４８時間が好ましい。より好ましくは１６時間から３６時間である。
【００３３】
本発明の太陽電池モジュールの解体方法では、太陽電池モジュールの解体効率を上げるために例えば、窒素などの不活性気体を吹き込み、溶液の撹拌、太陽電池モジュール自体の回転、振動をあたえる、超音波を照射、封止材への切り込みをいれるなどの補助的方法を単独または組み合わせて使用してもよい。
【実施例】
【００３４】
１．模擬太陽電池の作成
封止材であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を除去さえすれば太陽電池モジュールで使用されている部材を分別してリサイクルすることができるので、エチレン−酢酸ビニル共重合体のシートをガラス基板（１００ｍｍ×１００ｍｍ）とバックシートで挟み、ラミレーターを用いて１５０℃で１５分間加熱圧着させた模擬太陽電池モジュールを作成した。
【００３５】
実施例１
ガラス製の浸漬槽に、上記で作成した模擬太陽電池モジュール（１００ｍｍ×１００ｍｍ）を入れ、さらに全体が浸るようにメトキシベンゼンを添加した。浸漬槽を９０℃まで加熱しこの温度で２４時間静置した。模擬太陽電池モジュールを取り出したところ封止材が剥がれ強化ガラス等の部材を回収できた。
【００３６】
実施例２
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにイソプロピルベンゼンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、実施例１と同様に封止材が剥がれ強化ガラス等の部材を回収できた。
【００３７】
比較例１
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにＮ−メチルピロリドンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００３８】
比較例２
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにメチルイソブチルケトンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００３９】
比較例３
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにアセトンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４０】
比較例４
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにシクロヘキサノンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４１】
比較例５
実施例１のメトキシベンゼンの代わりに酢酸エチルを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４２】
比較例６
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４３】
比較例７
実施例１のメトキシベンゼンの代わりに１−ブトキシ−２−プロパノールを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４４】
比較例８
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにヘキサンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４５】
比較例９
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにドデカンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４６】
比較例１０
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４７】
比較例１１
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにジメチルスルホキシドを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４８】
比較例１２
実施例１のメトキシベンゼンの代わりにγ−ブチロラクトンを使用し、実施例１と同様の操作を行った。その結果、封止材が剥がれず強化ガラス等の部材を回収できなかった。
【００４９】
以上記載の実施例、比較例からわかるように、特定の化学構造の有機溶剤を使用すると、容易に模擬太陽電池モジュールの構成部材を分離、回収することができた。太陽電池セル、封止剤、裏面材、ガラスから構成される太陽電池モジュールの場合も、同様に、特定の化学構造の有機溶剤を使用すると、容易に太陽電池モジュールの構成部材を分離、回収することができる。