ソーラーパネル廃棄物から新しいソーラーパネルを作る

2022年11月28日

ゲオルク・マティセン著、ノルウェー科学技術大学

太陽エネルギーは地球にとって良いニュースですが、ソーラー パネルは本来あるべきほど気候に優しいものではありません。 研究者のマーティン・ベルマン氏は、ソーラーパネル製造から出る「ブラックゴールド」廃棄物と彼が呼ぶものを利用して、新しいパネルを製造している。

太陽エネルギーはクリーンエネルギーです。 純粋でシンプル。 しかし、ソーラーパネルの製造に必要な原材料の入手となると、事態は複雑になり始めます。 これらの原材料のほとんどは中国から来ているだけでなく、材料の 3 分の 1 が製造過程で失われます。

「しかし、製造プロセスの一部としてこの材料を回収することは可能です」とマーティン・ベルマン氏は言う。 「そしておそらくこれにより、ヨーロッパで太陽光発電をベースにした新しい産業を確立できるようになるでしょう」と彼は言います。 Bellmann は SINTEF Industry の上級ビジネス開発者であり、Icarus と呼ばれる国際ソーラー パネル プロジェクトを率いています。 現在、太陽電池パネルは世界の再生可能エネルギーの成長の 60% を占めています。

ベルマン氏は、ソーラーパネルが超高純度シリコンの製造に使用される鉱物石英からどのように始まるかを説明します。 まず、シリコンをるつぼの中で溶かし、シリコンの結晶、つまりインゴットを引き抜きます。

「インゴットは一種のシリンダーを形成し、るつぼからシリコンをゆっくりと引き抜くことによって成長していきます」とベルマン氏は言います。 「その後、それを切断して四角い側面のブロックを形成し、これを鋸で切断して薄いスライス、つまり我々研究者が呼ぶところのウエハースにします」と彼は言う。

一般的なウェーハの厚さはわずか 0.13 ミリメートル (13 マイクロメートル) で、ソーラー パネルの製造に使用されるのはこれらのウェーハです。

しかし、このように鋸で挽くと、大量の「おがくず」の粉末が発生します。 それはちょうど木の板を鋸で切るのと同じで、木材の一部はおがくずの形で失われます。 細いダイヤモンドワイヤーを使用した場合でも、シリコンインゴットを切断したときに同じことが起こります。 一部の材料は必ず「シリコン粉末」として失われます。

「シリコンの 35% が黒い粉の形で失われます」とベルマン氏は言います。

研究者らが利用しようとしているのは、彼が「新しい黒い金」と呼ぶこの粉末だ。

「今日では、この粉末をただ捨てるだけです」とベルマン氏は言います。 イカロスプロジェクトが行っていることは、何よりもまず、粉末をバリューチェーンに戻し、それをシリコン結晶やソーラーパネルの製造に使用する方法を検討することです」と彼は言う。

粉末は、酸素、炭素、ニッケル、鉄、アルミニウムなどの鋸引きプロセスからの汚染物質も含む液体スラッジ混合物として収集されます。

「これらの金属で汚染されたシリコンは太陽電池パネルの製造には良くない」とベルマン氏は言う

このため、彼はイカロスプロジェクトパートナーと協力してシリコンパウダーを除染し、新しいソーラーパネルの原料としてリサイクルできる方法を見つけようと取り組んでいます。 今日私たちが廃棄物とみなしているものは、電気自動車のバッテリーなどの他の製品に使用できる可能性があります。 多くのパートナーが、汚染された混合物からシリコンを分離するさまざまな方法をテストしています。

当然のことながら、その目的は原材料をより有効に活用することであり、それは結果として環境や気候にも良いことになります。 しかし、ヨーロッパがより大きな自給自足を達成することは、明言された目標でもあります。

「ヨーロッパの太陽光パネル部門はかつては現在よりも大きかったが、すべてが中国に移転した」とベルマン氏は言う。 「今日、私たちはアジアからの原材料に大きく依存しており、シリコンも例外ではありません。私たちは中国への依存を減らすためにシリコン粉末を使用することを計画しています。」と彼は言います。

ベルマン氏は、イカロス研究プロジェクトがおそらくノルウェーでも新たな産業の基礎を形成することを期待している。 ノルウェーのエネルギーはクリーンであり、これはこの点において大きな利点です。