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

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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。 彼は SINTEF Industry の上級ビジネス開発者であり、EU が資金提供する Icarus と呼ばれる国際的なソーラー パネル プロジェクトを率いています。

「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。

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で成長していきます」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、つまり私たち研究者が呼ぶところのウエハースにします。」

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。 それは木の板を鋸で切るのと同じです - 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。 一部の物質は必ず「シリコンパウダー」として失われます。

「シリコンの 35 パーセントが黒色の粉末の形で失われます」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、私たちはこの粉をただ捨てるだけです。 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ありません」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。

私たちが今日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パウダーを使用することを計画しています。」

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。

Icarus プロジェクトから得られる利点は、シリコンを結晶に引き込む前にシリコンを製錬するために使用される石英るつぼを研究者がリサイクルすることを計画していることです。

「るつぼは製錬炉内で冷えると割れます。 クォーツを精錬するたびに、新しいるつぼを入手し、古いるつぼを捨てなければなりません。 私たちの目的は、これを炭化ケイ素製造の原料として使用することです」とベルマン氏は言います。

炭化ケイ素はエレクトロニクス産業などで使用されており、電気自動車はその材料を含む多くの製品の 1 つにすぎません。