気候変動に対する世界的な関心が高まり、カーボンニュートラル戦略が進む中、太陽エネルギーは世界のクリーンエネルギー課題の要となっている。クリーンで再生可能なエネルギー源として、太陽エネルギーはエネルギー転換において重要な役割を果たしている。
- が発表したデータによると 米国化学会（ACS出版物）世界の太陽光発電（PV）設備容量は、前年同月比で増加した。 2000年には4GWへの 2020年に760GWを占めている。 世界の発電量の4%. (参考文献)
- のデータによると データで見る私たちの世界の統計に基づく。 IRENA世界の累積太陽光発電設備容量が 2023年末までに1422GW. (参考文献)
- について 国際エネルギー機関の太陽光発電システム計画(IEA-PVPS)と報告した。 2024世界の太陽光発電の累積容量は、約 2,246スイスフラン（2.25スイスフラン）. (参考文献)
- 予想 エルゼビア（ScienceDirect）世界の太陽光発電設備容量が、2012年12月までに 2050年までに5,000GW. (参考文献)
平均運転寿命は 20 – 30年2000年代に設置された初期の太陽光発電システムは、次のような時期に大規模な廃炉を迎えると予想されている。 2025-2035.によって 2050世界のPV廃棄物量は、以下の通りである。 78百万トン資源回収、環境管理、政策規制において大きな課題を提起している。 (参考文献)
ソーラーパネル・リサイクルの課題と環境リスク
リサイクルの課題
- 複雑な構造:太陽電池パネルは、アルミニウム合金フレーム、強化ガラス、シリコン系太陽電池、EVA封止材、ポリマーバックシート、微量の貴金属（銀など）で構成されており、材料の分離は技術的に困難である。
- 放置された高付加価値素材:一方、銀、銅、シリコンなどの貴重な材料は廃棄されるか、処理中に失われることが多い。
- 密に結合した封止材:EVA層は化学的に架橋しているため剥離しにくく、分解が複雑で加工コストが高くなる。
- 有害成分:レガシーモジュールには、鉛やカドミウムなどの有害物質が含まれている可能性があり、不適切に取り扱われた場合、土壌や水質への汚染リスクがあります。
- 低い手動効率:手作業による解体は、労力とコストがかかり、大規模な作業には適さない。
低いリサイクル率と環境リスク
- アメリカでは 10%廃棄されたPVパネルの大半はリサイクルされる。 埋め立てまたは焼却.
- 重金属の溶出未処理のパネルからの汚染は、長期的な生態系へのダメージや人体へのリスクをもたらす可能性がある。
PVモジュールリサイクルにおける技術的・経済的ボトルネック
| 方法 | メリット | 制限事項 |
| メカニカル | 低コスト、シンプルな操作 | 不完全な分離、低い材料純度 |
| 熱（熱分解） | 効果的なカプセル剤の除去 | 高いエネルギー消費、設備集約型 |
| ケミカル | 高い回収率、良好な材料純度 | 高価で難しい汚染管理 |
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プロセスの課題と長期的な障壁
| カテゴリー | 現在の課題 | 継続的な課題 |
| 分離プロセス | 複雑な材料構成、分解が難しい | まだ手作業やコストのかかる精密選別に頼っている |
| 熱効率 | 従来の装置は消耗が早い | 大量生産、高硬度モジュールには効果的でない |
| コスト管理 | 高い統合コスト（解体、輸送、選別） | 低い利益率、弱い市場主導型インセンティブ |
調査によると、結晶シリコン太陽電池モジュールのリサイクルには、次のようなコストがかかる。 $15-45一方、埋立処分のコストは $1-5.経済的インセンティブの欠如は、世界的なPVリサイクルシステムの発展にとって重要な障壁の一つとなっている。 (参考文献）
シュレッダー・リサイクル・ソリューション：その中心的役割 ダブルシャフトシュレッダー
前処理の段階で、二軸シュレッダーは効率的な原料回収を可能にする重要な技術として機能する。
- 高トルク・低速:粉塵の発生を最小限に抑え、機器の摩耗を低減。
- 多彩な適応性:ガラス、金属フレーム、ポリマーフィルムなどの多層複合構造物の破砕が可能。
- 均一な出力サイズ:磁気選別、空気選別、渦電流選別など、下流の分離工程を容易にします。
コア機器の構成
| コンポーネント | 機能説明 |
| ダブルシャフトシュレッダー | 粒度幅40～60mmの一次シュレッダー |
| インテリジェント制御システム（PLC） | オートリバース/アンチジャム機構/オーバーヒート |
| 耐摩耗合金ブレード | D2合金鋼または特注の硬質合金 |
オプションの補助装置（回収効率を最適化するため）
| 補助装置 | 機能 |
| クラッシャー | 材料を目標サイズ（10～50mm）にさらに縮小する |
| 磁選機 | 強磁性金属（鉄骨、ネジなど）の抽出 |
| 渦電流セパレーター | 非鉄金属（アルミニウム、銅、銀など）の選別 |
| コンベヤーベルト | PVCまたは金属チェーンタイプ、自動供給および排出速度制御 |
| 集塵システム | 大気汚染や二次的な環境リスクを防ぐ |
| 振動スクリーン＋空気分級機 | ガラスから軽量素材（プラスチック、EVA片）を分離する。 |
グローバルなPVリサイクルシステム構築のための戦略的柱：技術、政策、協力
世界の太陽電池セクターがPVモジュールの廃棄の波に直面する中、世界は差し迫った環境と資源の課題に直面している。フロントエンドの重要なソリューションとして機能しています、 ダブルシャフトシュレッダー 処理効率を高め、高価値材料の回収を可能にする。各国は、グリーンエネルギーの完全な循環の可能性を実現するために、政策の枠組みを強化し、リサイクル技術に投資し、強固な回収・回収システムを構築すべきである。
追記
PVモジュールのリサイクル可能材料
材料コンポーネント |
体重シェア |
リサイクル可能価値 |
用途／注意事項 |
| ガラス | ~70% | 中程度 | 二次ガラスや建材にリサイクル可能 |
| アルミフレーム | ~10% | 高い | 再利用のために再溶解、高い経済価値 |
| シリコンセル | ~5-6% | 比較的高い | 高純度シリコンは精製して再利用できる |
| 銀（電極） | ~0.05% | 非常に高い | 再販または再製造用の高価な金属 |
| 銅（ワイヤー） | ~1% | 高い | 製錬により回収可能 |
| EVA/バックシート・プラスチック | ~10% | 限定 | 再利用は困難。熱回収または化学分解 |
| 鉛/カドミウム/クロム/ニッケル | <0.1% | 危険 | リサイクル不可。漏れを防ぐため、容器に入れる必要がある。 |
PVリサイクルにおける多様な収益経路
| 収入源 | 説明 |
| 材料販売収入 | キー：アルミフレーム（～60～70%の価値）、セカンダリー：銅／銀 |
| 政府補助金 | 多くの国で炭素クレジットまたは財政的インセンティブ |
| 企業のESGブランディング | 参加はメーカーのESG評価とグリーン・クレデンシャルを高める |
| マテリアル・サーキュラリティ | リサイクルされた材料は、新たなPV生産に再導入できる（クローズド・ループ） |