(57)【要約】【課題】剥離液を用いて合わせガラスを分離する際に一方のガラスを一枚板の状態のまま回収する。【解決手段】第１の衝撃強度を有する第１ガラスと前記第１の衝撃強度より大きい第２の衝撃強度を有する第２ガラスが接着層によって接着されて構成された合わせガラスの分離方法であって、前記第１の衝撃強度より大きく前記第２の衝撃強度より小さい強度の外力を前記合わせガラスに加えることによって、前記第１ガラスにクラックを形成する工程と、前記クラックを介して剥離液を前記接着層に接触させる工程と、前記第１ガラスと前記第２ガラスを互いに分離する工程と、を含む。【選択図】図３
2016222474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の衝撃強度を有する第１ガラスと前記第１の衝撃強度より大きい第２の衝撃強度を有する第２ガラスが接着層によって接着されて構成された合わせガラスの分離方法であって、
前記第１の衝撃強度より大きく前記第２の衝撃強度より小さい強度の外力を前記合わせガラスに加えることによって、前記第１ガラスにクラックを形成する工程と、
前記クラックを介して剥離液を前記接着層に接触させる工程と、
前記第１ガラスと前記第２ガラスを互いに分離する工程と、
を含む合わせガラスの分離方法。
【請求項２】
前記第１ガラスにクラックを形成する工程は、前記第２ガラスの側から前記合わせガラスに荷重をかけて前記合わせガラスをたわませた状態で前記第１ガラスの側から前記外力を前記合わせガラスに加える工程を含む、請求項１に記載の合わせガラスの分離方法。
【請求項３】
前記第１ガラスにクラックを形成する工程は、前記接着層まで達するようなクラックを形成する工程である、請求項１又は２に記載の合わせガラスの分離方法。
【請求項４】
前記クラックを介して剥離液を前記接着層に接触させる工程は、前記第１ガラスにクラックが形成された前記合わせガラスを前記剥離液中に浸漬する工程である、請求項１から３のいずれか１項に記載の合わせガラスの分離方法。
【請求項５】
分離された前記第１ガラス又は前記第２ガラスの表面に残留している前記接着層を研磨によって除去する工程を更に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の合わせガラスの分離方法。
【請求項６】
ガラス基板を用いて構成された太陽電池素子と、前記太陽電池素子を保護するカバーガラスと、前記太陽電池素子と前記カバーガラスの間に充填された封止材とを備える太陽電池モジュールにおけるガラスの分離方法であって、
前記ガラス基板の衝撃強度より大きく前記カバーガラスの衝撃強度より小さい強度の外力を前記太陽電池モジュールに加えることによって、前記ガラス基板にクラックを形成する工程と、
前記クラックを介して剥離液を前記封止材に接触させる工程と、
前記太陽電池素子と前記カバーガラスを互いに分離する工程と、
を含む、太陽電池モジュールにおけるガラスの分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合わせガラスの分離方法及び太陽電池モジュールにおけるガラスの分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池に関して、市場に販売されて使用された後に寿命が尽きたものや、製造工程において不良と判断されたものなどを回収し、リサイクルする取り組みが報告されている。例えば、使用済みの太陽電池モジュールをリサイクルする場合は、まず太陽電池モジュールからフレーム（例えばアルミ金属製の保護用枠材）や端子ボックス等を取り外し、次いでフレーム等を取り外した後のモジュールを、太陽電池素子基板と表面保護材（カバーガラス）と裏面保護材（バックシート）に分離する。
【０００３】
太陽電池素子基板は表面保護材と裏面保護材との間に配置され、各部材間が封止材（例えばＥＶＡ等の樹脂）によって封止・接着されているので、これらの部材を互いに分離するためには封止材を除去する必要がある。従来、太陽電池のリサイクルにおける封止材の除去方法の一つとして、モジュールを熱処理炉に投入することによって封止材を燃焼させる方法（例えば特許文献１参照）が知られているが、この方法は炉の稼動に多大なエネルギーを消費するという欠点がある。そのためエネルギー消費量の少ない太陽電池のリサイクル方法が求められている。
【０００４】
ここで、太陽電池素子基板がガラス基板を用いて構成されている場合は、このガラス基板とカバーガラスが合わせガラス構造を成す。合わせガラスを個々のガラスに分離する方法としては、合わせガラスにクラックを形成し、クラックから合わせガラスの中間膜に剥離液を含水させて中間膜の接着力を低下させる方法（特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０８３７５号公報
【特許文献２】特開平７−１７７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２では、合わせガラスが同じ材質の２枚のガラス板から構成されているので、ある強度以上の外力によって両方のガラス板にクラックが形成され、ガラス板が２枚とも断片化されてしまう。そのため、割れのない一枚板の状態のガラスを回収することが不可能である。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、剥離液を用いた合わせガラスの分離方法において一方のガラスを一枚板の状態のまま回収することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、第１の衝撃強度を有する第１ガラスと前記第１の衝撃強度より大きい第２の衝撃強度を有する第２ガラスが接着層によって接着されて構成された合わせガラスの分離方法であって、前記第１の衝撃強度より大きく前記第２の衝撃強度より小さい強度の外力を前記合わせガラスに加えることによって、前記第１ガラスにクラックを形成する工程と、前記クラックを介して剥離液を前記接着層に接触させる工程と、前記第１ガラスと前記第２ガラスを互いに分離する工程と、を含む合わせガラスの分離方法である。
【０００９】
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第１ガラスにクラックを形成する工程は、前記第２ガラスの側から前記合わせガラスに荷重をかけて前記合わせガラスをたわませた状態で前記第１ガラスの側から前記外力を前記合わせガラスに加える工程を含む、合わせガラスの分離方法である。
【００１０】
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記第１ガラスにクラックを形成する工程は、前記接着層まで達するようなクラックを形成する工程である、合わせガラスの分離方法である。
【００１１】
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、前記クラックを介して剥離液を前記接着層に接触させる工程は、前記第１ガラスにクラックが形成された前記合わせガラスを前記剥離液中に浸漬する工程である、合わせガラスの分離方法である。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、分離された前記第１ガラス又は前記第２ガラスの表面に残留している前記接着層を研磨によって除去する工程を更に含む、合わせガラスの分離方法である。
【００１３】
また、本発明の他の一態様は、ガラス基板を用いて構成された太陽電池素子と、前記太陽電池素子を保護するカバーガラスと、前記太陽電池素子と前記カバーガラスの間に充填された封止材とを備える太陽電池モジュールにおけるガラスの分離方法であって、前記ガラス基板の衝撃強度より大きく前記カバーガラスの衝撃強度より小さい強度の外力を前記太陽電池モジュールに加えることによって、前記ガラス基板にクラックを形成する工程と、前記クラックを介して剥離液を前記封止材に接触させる工程と、前記太陽電池素子と前記カバーガラスを互いに分離する工程と、を含む、太陽電池モジュールにおけるガラスの分離方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、剥離液を用いた合わせガラスの分離方法において一方のガラスを一枚板の状態のまま回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】太陽電池素子基板１０及び太陽電池モジュール１の断面構成図である。
【図２】太陽電池モジュール１のリサイクル方法の各工程を示した工程図である。
【図３】リサイクルの中間段階における太陽電池モジュールを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、太陽電池のリサイクルに本発明を適用した場合を例として、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００１７】
まず、図１を参照して、リサイクル対象である薄膜太陽電池モジュールの構成を説明する。図１（Ａ）は、基板上に裏面電極層、光吸収層、及び透明導電膜が積層されて形成された太陽電池素子基板の断面構成図であり、図１（Ｂ）は、この太陽電池素子基板に表面保護材や裏面保護材が封止材によって接着されて構成された太陽電池モジュールの断面構成図である。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、太陽電池素子基板１０は、ガラス基板１０１上に、裏面電極層１０２、光吸収層１０３、及び透明導電膜１０４がこの順に積層されて構成されている。ガラス基板１０１側から裏面電極層１０２／光吸収層１０３／透明導電膜１０４が順に積層された薄膜太陽電池はサブストレート型薄膜太陽電池と呼ばれ、透明導電膜１０４側が太陽電池の受光面となる。なお、本発明はサブストレート型薄膜太陽電池に限定して適用されるものではなく、ガラス基板側から透明導電膜／光吸収層／裏面電極層が順に積層され、基板側が受光面となるスーパーストレート型薄膜太陽電池にも同様に適用することができる。
【００１９】
ガラス基板１０１は、第１の衝撃強度を有する。本明細書において、ガラスの衝撃強度とは、衝撃に対するガラスの強度を表す指標であり、ガラスに外力（衝撃）を加えた際にガラスがクラックを生じることなくその原形を保持できる限界の（最大の）外力を意味する。即ち、あるガラスにその衝撃強度より小さい外力を加えた場合にはクラックは生じないが、衝撃強度より大きい外力を加えるとそのガラスにクラックが発生してガラスは破壊される。したがって、ガラス基板１０１は、第１の衝撃強度より大きい外力を受けるとクラックを生じて、複数の小さい板片に分断される。なお、ガラスの衝撃強度は、ガラスの機械的特性の一指標である圧縮強度に大きく依存するため、衝撃強度を示す指標として圧縮強度を使用することが可能である。
【００２０】
裏面電極層１０２は、例えば、Ｍｏ（モリブデン）などの遷移金属から構成される。光吸収層１０３は、例えば、化合物半導体（ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系、ＣＺＴＳ系等）、薄膜シリコン、有機半導体などから構成される。透明導電膜１０４は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などである。
【００２１】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す太陽電池素子基板１０が封止された太陽電池モジュール１の断面構成を示している。図１（Ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１は、太陽電池素子基板１０が表面保護材１１と裏面保護材１２の間に配置され、表面保護材１１と太陽電池素子基板１０との間、及び裏面保護材１２と太陽電池素子基板１０との間が、それぞれ封止材１３Ａ、１３Ｂによって封止された構成である。
【００２２】
表面保護材１１は、例えば強化ガラスからなるカバーガラスであり、太陽電池の受光面を保護する働きをする。裏面保護材１２は、太陽電池モジュール１の内部への水分の浸入を防ぐための部材であり、一例としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）とアルミ箔を積層してなるバックシートが適用される。封止材１３Ａ、１３Ｂは、太陽電池素子基板１０の周りを覆って封止するとともに、太陽電池素子基板１０と表面保護材１１及び裏面保護材１２とを接着する接着層として機能する。封止材１３Ａ、１３Ｂの具体例は、ＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）などである。また、太陽電池モジュール１の端部周囲は、例えばアルミ金属の枠材であるフレーム１４がブチルゴム等の接着剤で接着され、このフレーム１４によって太陽電池モジュール１の端部が保護される。
【００２３】
ここで、カバーガラス（表面保護材）１１は、第１の衝撃強度より大きい第２の衝撃強度を有する。即ち、カバーガラス１１は、第２の衝撃強度より大きい外力を受けるとクラックを生じて複数の小さい板片に分断されるが、加えられた外力が第２の衝撃強度より小さければクラックを生じず無傷のままである。したがって、太陽電池モジュール１に第１の衝撃強度より大きく第２の衝撃強度より小さい強度の外力を加えた場合には、ガラス基板１０１（太陽電池素子基板１０）にのみクラックが発生し、カバーガラス１１にはクラックが発生しないことになる。
【００２４】
次に、図２を参照して、上述した薄膜太陽電池モジュールのリサイクル方法を説明する。図２は、一実施形態による薄膜太陽電池モジュールのリサイクル方法の各工程を示した工程図である。
【００２５】
まず、ステップＳ１において、太陽電池モジュール１からフレーム１４を取り外す。フレーム１４を太陽電池モジュール１から取り外す際は、例えば、矩形のフレーム１４の各辺同士を連結するのに用いられているビスを外した上で、フレーム１４に対して矩形の外側（図１（Ｂ）における左方向）に向けて機械的に荷重をかける方法をとることが好適である。なおこの時、フレーム１４に局所的に熱を加えることにより、フレーム１４を太陽電池モジュール１に接着している接着剤を軟化させてもよい。太陽電池モジュール１にフレーム１４以外の部材（例えば端子ボックス等）が取り付けられている場合は、これらの部材もステップＳ１で太陽電池モジュール１から取り外す。
【００２６】
次に、ステップＳ２において、フレーム１４が取り外された太陽電池モジュール１から裏面保護材１２と裏面保護材１２側の封止材１３Ｂを除去する。例えば、切削又は研削加工用の工具・装置を用いて、裏面保護材１２と封止材１３Ｂを機械的に除去することができる。この工程により、太陽電池モジュール１は、図３（Ａ）に示されるように、ガラス基板１０１とカバーガラス１１の間に裏面電極層１０２、光吸収層１０３、及び透明導電膜１０４よりなる薄膜層、並びにカバーガラス１１側の封止材１３Ａが挟み込まれた構造の、２枚のガラス板による合わせガラス２の形となる。
【００２７】
次に、ステップＳ３において、以上のようにして得られた合わせガラス２に外力を加えて、合わせガラス２を構成している一方のガラスであるガラス基板１０１にクラックを形成する。合わせガラス２に加える外力の大きさは、第１の衝撃強度より大きく、第２の衝撃強度より小さい強度とする。したがって、この工程でクラックが形成されるのはガラス基板１０１（太陽電池素子基板１０）のみであり、合わせガラス２を構成しているもう一方のガラスであるカバーガラス１１にはクラックは形成されない。
【００２８】
ステップＳ３の具体的方法としては、図３（Ｂ）に示されるように、カバーガラス１１側から合わせガラス２に対して荷重をかけて合わせガラス２をたわませておき、その状態でガラス基板１０１側から合わせガラス２に外力（衝撃）を加えることが好適である。合わせガラス２に荷重をかけるには、例えば、合わせガラス２の端部（四辺又は四隅等）を動かないように固定し、空気圧で可動するパッド等でカバーガラス１１の中央部付近を押圧する方法をとることができる。ガラス基板１０１に外力を加える方法としては、例えば、ハンマー等の打撃用具でガラス基板１０１を叩く方法、超音波振動子をガラス基板１０１の表面に当てて超音波を印加する方法、鋼球を所定高さからガラス基板１０１上へ落下させる方法、ＪＩＳ  Ｒ  ３２０５に規定されるショットバッグ試験と同様に振り子式のショットバッグをガラス基板１０１に当てる方法、オートポンチの打刻部をガラス基板１０１に打ち当てる方法等を適用することができる。
【００２９】
このようにして、ステップＳ３によりガラス基板１０１には図３（Ｃ）に示されるようなクラックＣが形成される。ここで、ガラス基板１０１上には薄膜層（裏面電極層１０２、光吸収層１０３、及び透明導電膜１０４）が存在しているが、ガラス基板１０１に形成されたクラックはこの薄膜層にも及ぶ。即ち、クラックＣは太陽電池素子基板１０を一体として形成され、封止材１３Ａの表面まで達する。したがって、クラックＣの部分では、封止材１３Ａの表面が露出された状態となる。
【００３０】
次に、ステップＳ４において、ガラス基板１０１に形成されたクラックを介して剥離液を封止材１３Ａに接触させる。例えば、クラックが形成された合わせガラス２を剥離液中に浸漬することによって、図３（Ｄ）に示されるように、ガラス基板１０１のクラックＣに剥離液を入り込ませることができる。クラックＣに入り込んだ剥離液は、その部分から封止材１３Ａの内部に浸透していき、封止材１３Ａを膨潤させる。ステップＳ３において多数のクラックをガラス基板１０１に形成しておくことで、封止材１３Ａが剥離液と接触する面積が大きくなり、封止材１３Ａ全体に素早く剥離液を浸透させることが可能である。剥離液の浸透を加速するために、剥離液を例えば６０〜８０℃に加温したり、超音波発振器を用いて剥離液に超音波振動を加えたりすることが効果的である。なお、合わせガラス２を剥離液中に浸漬する方法に代えて、剥離液をガラス基板１０１のクラック部分に液滴する方法や噴霧・散布する方法を用いてもよい。
【００３１】
剥離液は、封止材１３Ａを膨潤させる作用を有するものを封止材１３Ａの種類に応じて適宜選択して用いることができる。例えば、有機溶剤や、界面活性剤と水との混合液などを剥離液として利用することができる。また、封止材１３Ａを膨潤させるのではなく、溶解させる作用を有した剥離液を用いてもよい。このように封止材１３Ａが膨潤又は溶解すると、カバーガラス１１とガラス基板１０１との接着力は低下又は消失し、カバーガラス１１とガラス基板１０１を分離することができるようになる。
【００３２】
次に、ステップＳ５において、カバーガラス１１とガラス基板１０１を互いに分離する。封止材１３ＡはステップＳ４により接着力が低下又は消失しているので、容易にカバーガラス１１とガラス基板１０１を分離することができる。カバーガラス１１にはクラックが生じていないので、完全な一枚板の形のカバーガラス１１を回収することが可能である。一方、ガラス基板１０１はクラックが入っているため、小片に断片化された形のものが回収される。
【００３３】
次に、ステップＳ６において、ガラス基板１０１から封止材１３Ａの残留物及び薄膜層を除去する。具体的には、ガラス基板１０１の各小片に付着している膨潤した封止材１３Ａの残留物を乾燥させてから、各小片の表面を研磨することによって封止材１３Ａの残留物及び薄膜層を除去する。ガラス基板１０１の小片を研磨するには、例えば、複数の小片を同時に１つのドラム内に投入して撹拌し、各小片を互いに擦り合わせることで研磨を行うことができる。研磨されたガラス基板１０１の小片は、例えばガラスファイバ等の原料として再利用可能である。また、研磨によって生じたガラス粉や薄膜層に由来する金属粉を材料ごとに分別して回収し、再利用することもできる。
【００３４】
なお、ステップＳ５で分離したカバーガラス１１に封止材１３Ａの残留物が付着している場合も、カバーガラス１１の表面を研磨して封止材１３Ａの残留物を除去することが望ましい。こうして回収・研磨されたカバーガラス１１は一枚板の形であるので、そのままの形状で、或いは必要に応じ所望形状に裁断整形後、改めて太陽電池モジュール用のカバーガラスとして再利用することが可能である。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態では、ガラス基板１０１にクラックを形成し、このクラックを介して剥離液を封止材１３Ａに接触させる。これにより、封止材１３Ａ全体に素早く剥離液を浸透させることができ、効率的にカバーガラス１１とガラス基板１０１を分離することが可能となる。更に、カバーガラス１１にはクラックが発生しないので、カバーガラス１１を一枚板の形で有効に再利用することが可能である。
【００３６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更が可能である。例えば、本発明の適用対象は太陽電池に限定されることはなく、衝撃強度が互いに異なる２枚のガラスからなる合わせガラスの構造を有したものであれば、本発明は等しく適用することが可能である。
【００３７】
本発明は、衝撃強度が互いに異なる２枚のガラスからなる合わせガラス構造のものに適用することが可能であるが、一方のガラス板に薄膜太陽電池素子が製膜された薄膜太陽電池モジュールに対しては、特に有用である。なぜなら、太陽電池素子には様々な金属が使用されているため、薄膜太陽電池モジュールを解体する際には、太陽電池素子が製膜されているガラス板の破片と、太陽電池素子が製膜されていないガラス板の破片との混在を防止すること、言い換えれば、太陽電池素子付きのガラス片とガラス単体からなるガラス片とを分別することが、リサイクル処理上望ましいからである。そこで、本発明を適用すると、太陽電池素子が製膜されていない一方のガラス板（即ちカバーガラス）を一枚のガラス板として取り出すことが可能であるため、太陽電池素子が製膜されているガラス板の破片と、太陽電池素子が製膜されていない一枚のガラス板とを分別することが容易となり、極めて有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１      太陽電池モジュール
２      合わせガラス
１０    太陽電池素子基板
１１    表面保護材（カバーガラス）
１２    裏面保護材
１３Ａ  封止材
１３Ｂ  封止材
１４    フレーム
１０１  ガラス基板
１０２  裏面電極層
１０３  光吸収層
１０４  透明導電膜
Ｃ      クラック
【図１】
2016222474.tif 000003
【図２】
2016222474.tif 000004
【図３】
2016222474.tif 000005