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海外ニュース:Fraunhofer~100%リサイクルシリコンからの太陽電池セル製造プロセスを開発

ドイツのフラウンホーファー研究所が(独)Reiling GmbH & Co.と共同で、廃棄太陽光パネルから回収したシリコンを100%使用して、新しいPERC太陽電池の製造に再利用するソリューションを開発したと発表を行い、海外WEBメディアの一斉に報じています。
ドイツ最大の太陽電池リサイクル企業であるReiling社が、廃棄太陽光パネルに含まれるシリコンを工業規模でリサイクル・回収を行い、効率19.7%のPERC太陽電池セルを製造したとあります。

In order to be able to reuse the silicon, researchers from the Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP and the Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE together with the largest German recycling company for PV modules, Reiling GmbH & Co. KG, have developed a solution, in which the silicon in the discarded modules was recycled on an industrial scale and reused to produce new PERC solar cells.

引用元:Fraunhofer
Fraunhoferリサイクルセル
回収されたシリコンと製造されたPERC太陽電池(引用元:Fraunhofer)

リサイクルプロセスは、既に確立されている物理的方法により副産物からシリコンを分離・回収し、電極や反射防止層を段階的に除去後、最終的に化学処理を行い洗浄されたシリコンが得られるとあります。
その後標準的な工程でシリコンのインゴットに加工され、さらにウェハーに加工されます。なおシリコンの結晶化には、超高純度シリコンを新たに追加することなく、100%リサイクルされたシリコンを使用したと主張しています。

For the process, solar cell fragments are separated and collected from by-products of the mechanical recycling process, which is already established. At Fraunhofer CSP, the cell fragments with sizes from 0.1 to 1 millimeter are first freed from the glass and plastic by various sorting processes. This is followed by the step-by-step removal of the backside contact, the silver contacts, the anti-reflective layer and finally the emitter by wet chemical etching. The silicon cleaned in this way is processed into monocrystalline or quasi-monocrystalline ingots in standard processes and then into wafers.

The crystallization is carried out with 100 percent recycled silicon without the addition of commercial ultrapure silicon.

引用元:Fraunhofer

同様の取組みは韓国でも研究が進んでおり、2021年8月には韓国エネルギー技術研究院 (KIER : Korea Institute of Energy Research)が廃棄パネルから回収したシリコンから6インチの単結晶インゴットとウエハーを製造し、20.05%の高効率太陽電池を製造したと発表されています。

The scientists were also able to refine the silicon recovered from waste panels to make six-inch single crystal ingots and wafers. The wafers were used to manufacture a 20.05%, high-efficiency solar cell. “Recycling a ton of discarded photovoltaic modules means a reduction of 1.2 tons of greenhouse emissions,” said KIER researcher Jinseok Lee. “So this technique is crucial to achieving a net-zero economy.”

引用元:PV magazine

一方国内では、太陽光パネルのリサイクル技術は、ガラス分離技術を中心に国内でも既に多くの方式が開発・製品化されています(関連トピック)。しかし分離選別されたバックシート・セルは、精錬プロセスにより銀・銅電極を回収されており、シリコンそのものは有用に回収利用されていません。
ドイツの事例では化学的処理を用いていることから、製造コストに課題がある可能性がありますが、資源の有効利用の観点からも注目される技術と考えられます。
他方で国内パネルメーカーが製造から撤退しており、リサイクルとしてのループを確立するためには海外企業を含めた開発が望まれます。

参考資料