成果報告書詳細
管理番号20150000000795
タイトル平成26年度成果報告書 太陽光発電リサイクル技術開発プロジェクト 低コスト分解処理技術FS(開発) 可溶化法を用いた使用済み太陽電池からの資源回収技術の開発(H26) 
公開日2016/4/19
報告書年度2014 - 2014
委託先名株式会社エヌ・ピー・シー 株式会社日本スぺリア社 独立行政法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P14020
部署名新エネルギー部
和文要約 太陽光発電は再生可能エネルギーの旗手として、世界規模で普及が進んでいる。一方、太陽電池モジュールの寿命はおよそ15年程度と見込まれており、近い将来、大量の使用済み太陽電池モジュールが排出されると予想されている。本研究では、使用済み太陽電池モジュールから有用な資源を回収するため、太陽電池モジュールのガラスとEVAを加熱したカッターで切り離し、太陽電池モジュールのEVAを温和な条件下で可溶化してシリコンや金属を効率的に回収する技術を開発する。
 初めに、太陽電池モジュールを加熱すると、ガラスとシリコンセルを含むEVAが切断・分離できることを確認した。次に太陽電池モジュールを分離する実用化を想定し、加熱刃物を組み込んだ分離装置を試作し、性能評価を実施した。太陽電池モジュールの反りがない状態では7割程は分離可能であるが、実際の太陽電池モジュールには反りがあるために刃の追尾機構が必要であることを確認した。
 EVA-Aを溶媒A中160℃付近、60 minで可溶化した場合、EVA-Aの可溶化率は添加物の濃度が高くなるに従って増加し、添加物とEVAの比が0.26 g/g以上ではほぼ完全に可溶化された。溶媒Bを用いた場合、EVA-Bは速やかに可溶化され15 min以内で90%以上が可溶化された。また、溶媒Bを用い、溶媒Aの沸点と同じ温度で可溶化した場合、溶媒Aに比べて可溶化速度が速いことが分かった。太陽電池モジュールから切り取ったEVA試料は、溶媒A中では30?60 min、溶媒B中では30 min以内で完全に可溶化され、金属やシリコンが回収された。減圧蒸留法を用いて溶媒を回収すると、溶媒Aでは97.3%、溶媒Bではほぼ100%回収できた。
 可溶化法を用いて太陽電池モジュールから回収した金属およびシリコンをスズ槽に入れると、前処理なしの場合では500℃よりも若干高い温度、前処理ありの場合では500℃よりも低い温度で銀を回収することができた。銀の回収率を向上させるには、比重が小さいシリコンと溶融スズとの接触が非常に重要であることが分かった。
 可溶化法で回収されたシリコンを用いた溶融塩電解精製の実証には至らなかった。しかし可溶化法で得られた試料表面の酸化は従来法に比べて少なく、可溶化法は溶融塩電解精製の前処理として適していることを確認した。
 使用済みの太陽電池モジュールから資源を回収する全工程を解体、可溶化、金属回収の3つに分け、各工程の経費および収益を算出した。可溶化法を用いる本プロセスでは、0.37円/Wで使用済み太陽電池を処理できることが分かった。また最も収益額の大きい銀が全く含まれない場合でも、処理費は2.9円/Wと推算された。
英文要約Title: Development of resources recovery technology from end-of-life solar cell module by liquefaction(FY2014)Final Report

 Photovoltaic generator is expected to be one of the most promising methods to reduce greenhouse gases emission, and a lot of solar electric generating facilities have been constructed in the world. Therefore, huge amount of photovoltaic generators will be discarded in two decades. In this work, liquefaction of cured EVA was carried out under mild condition to recover useful resources effectively from waste photovoltaic module.
 At first, we confirmed that solar cell module can be separated quickly to glass plate and the EVA containing silicon cells by a heating knife. Due to a warp of the glass plate of the solar cell module, adjusting systems for each heating knives were required to remove EVA from glass plate more perfectly.
 Liquefaction of EVA-A and EVA-B was carried out in some solvents. Liquefaction rate of the EVA-A increased with a rise of concentration of additives at 160°C in 60 min, and the EVA-A was liquefied completely at 0.26 or higher weight ratio of the additives and EVA-A. EVA-B was also liquefied in the solvent-B almost completely within 15 minutes, and liquefaction was accelerated by the solvent-B. The EVA sample containing silicon cells derived from solar cell module was liquefied completely for 30-60 min in the solvent-A for 30 min in the solvent-B, and both of metals and silicon were recovered. Recovery rates of solvent-A and solvent-B by vacuum distillation were 97.3 % and 100%, respectively.
 Silver was recovered from silicon cell that was derived from solar cell module at slightly higher temperature than 500°C by using molten tin without pretreatment. Recovery temperature of silver can be decreased by removing surface oxidation layer of silicon cell in pretreatment. We concluded that promotion of physical contact between silicon cell and molten tin is very important to increase recovery rate of silver from silicon cell.
In this work, electrolytic refining using recovered solar cells by liquefaction of EVA was not carried out. However, it was confirmed that the extent of oxidation of the recovered solar cells via heating knife separation and EVA liquefaction was much lower than that recovered by conventional thermal processes. This is one of the advantages of the proposed recovery system, and makes the following processes like silver recovery and silicon electrolytic refining easier.
 We divided the resources recovery system from the solar cell module into three processes; dismantlement, liquefaction, and metal recovery. And cost and income for each processes was calculated individually. Recovery cost of resources from end-of-life photovoltaic generators was 0.37 yen/W.
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