成果報告書詳細
管理番号20160000000023
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) 結晶シリコン太陽電池の低コスト分解処理技術の調査/開発(H26) 
公開日2016/5/24
報告書年度2014 - 2014
委託先名株式会社市川環境エンジニアリング 鹿島建設株式会社 株式会社ホンジョー
プロジェクト番号P14020
部署名新エネルギー部
和文要約 日本では2012年7月の固定価格買取制度開始により、太陽光発電の大規模な導入が始まった。今後、大量に廃棄されることが想定されることから、低コスト処理(2円/W以下、200MW/年処理時)を目標に結晶シリコン太陽電池のリサイクル技術開発を行った。検討した処理ラインは、以下の工程からなり、4つの機器を製作し、様々な種類(28種類)のパネルの処理を行い最適な運転条件を決定した。
・工程1 アルミニウム枠の取り外し
 アルミニウム枠剥離工程では取り外しに関しては今回、手作業で端子BOX、配線等の取り外しを行い解体時間、重量測定、パネル重量に対する比率を測定した。
・工程2 ガラスの破砕・分離(試作機1:ロール式破砕機)
 ロール式破砕機では投入方法として太陽電池モジュール表面が、強化ガラスで硬質、裏面は樹脂系のバックシートで軟質このままロールで圧縮しても強化ガラスが網目状にひび割れするが接着力が強固なためセルと分離にはいたらないと考え、表裏面ともに硬質にするため太陽電池モジュールを2枚重ねて表裏をともにガラス面にした硬質状態にし上下のロールで破砕した。上下ロールの隙間間隔、送り速度、ロール形状の違い(凹凸型、△型)によるガラスカレットの回収率の測定を行い、最適条件を求めた。その結果、ロール間隔が狭いほど、ガラスの回収率は高くなるが、バックシート等ガラス以外のものが多くなり、ガラスカレットの価値が低下すること、送り速度についてはあまり影響がないことが明らかとなり、ロールの形状は凹凸型が良好であった。最適条件でのテストの結果、本工程で回収されたガラスは太陽電池のガラス重量の42.5%となった。
・工程3 更なるガラスとパネルシートの分離(試作機2:ハンマー型破砕剥離機、試作機3:遠心風力破砕機)
 ハンマー型破砕剥離機では、投入準備作業としてロール破砕機後の太陽電池モジュールを丸鋸盤にて150mm角にカットし投入、運転時間と回転数の調整、太陽電池モジュールの破砕剥離状況、ガラスカレットの回収率の測定を行った。遠心風力式破砕機では、ハンマー型破砕剥離機との比較を行うために投入条件は同じで投入、運転時間と回転数の調整、太陽電池モジュールの破砕剥離状況、ガラスカレットの回収率の測定を行った。その結果、ハンマー型破砕剥離機がガラス回収、機器の摩耗度の観点から良好であることが明らかとなった。
・工程4 分級工程(試作機4:分級装置)
 分級装置では、ハンマー型破砕剥離機、遠心風力式破砕機で剥離されたガラスや非鉄類を振動篩式の分級機を使ってガラスカレット、セル屑、ふるい下に分級して組成分析や化学分析を行った。その結果、いずれも有価での引取りが可能であることが明らかとなった。実験の結果、平均すると太陽電池重量の19.7%がアルミニウム枠、2.5%が端子ボックス、27%がガラスカレット、25.4%がセル屑、4.9%がふるい下として回収された。処理施設の初期費用、処理コスト、生成物売却益等を考慮して、200MW/年処理時の処理コストとして0.32円/W(パネル収集費、生成物運搬費は除く)という結果となり、当初の目標である2円/W以下を達成することが出来た。今後は、排出される太陽電池モジュールの受入、処理工場建設について検討していきたい。
英文要約Title: Research project for recycling technology of solar panels. Development of recycling technology of crystal silicon solar module (FY2014) Final Report

 In Japan, solar power generation has been extensively introduced after the establishment of Feed-in Tariff in 2012. The efficiency of solar panel degrades gradually (approximately 0.5% per year) thus those solar panels will be disposed in the future. Consequently, we have developed a technology to recycle crystal silicon solar module, which is the most used solar panel, in this project. Our target treatment fee is 2 JPY/W when treating 200MW/year solar panels. We designed an operation line and tested total 28 types of solar panels with 4 newly made machines. The following 4 steps are the most suitable operation condition which we came to a conclusion.
Removing aluminum frame
 Removing process consists of removing terminal box and wiring by hand. In this process, we have checked the dismantle time, weight and calculated the percentage in a panel.
Crushing and separating glass (Test machine 1: Roll-type crushing machine)
 The roll-type crushing machine consists of 2 vertically set rolls. We solved the difficulty in treating by putting 2 panels simultaneously by having 2 hard panel sides. Furthermore, in order to find most suitable condition, we have considered the distance between the rolls, input speed, and
collection percentage of glass cullet by changing roll shape (ruggedness, triangle) As a result, we have found that the less distance the 2 rolls are, the more glass cullet is collected. However, the negative side of this is that other materials such as resin come together with the glass and this devalues the glass cullet. After all the consideration, we have come to a conclusion that ruggedness roll shape is the most suitable in this process. The data indicates that 44% glass was able to be collected in this condition.
Separation of glass and panel sheet (Test machine 2: Hammer type crushing and separation machine, Test machine 3: Centrifugal crushing machine)
 In this step, we checked operation time and adjusted rotation frequency of the crushing machine. Also we observed the separation condition of solar panel module, and collection percentage of glass cullet. As a result, hammer type crushing machine was found suitable in this process in terms of
glass collection and wear of the blade.
Screening (Test machine 4: Screening machine)
Screening machine separates glass cullet and other non-metal materials by vibration type screening machine. It was found that those separated materials are valuables.
 In the test, we were able to collect 19.7% aluminum frame, 2.5% terminal box, 27% glass cullet, 25.4% cell waste, 4.9% is dust. We came to a conclusion that 0.32JPY/W when treating 200MW/year after taking into consideration initial cost, treatment cost and profit from selling valuables. This
means we achieved our target treatment fee, which is under 2JPY/W. As a future plan, we intend to consider the way to receive disposed solar cell module and construction of treatment facility.
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