世界中で太陽エネルギーが増加していることにより、ソーラーパネルがライフサイクルの終わりに達し、これによって生じる廃棄物に対する懸念も高まっています。 20～30年間稼働する太陽光パネルが現在、数百万トンの割合で廃棄されている。推定によると、ライフサイクルの終わりに達したすべてのパネルの総重量は 2050 年までに 6,000 万トンから 7,800 万トンに膨れ上がり、世界中で生産されるすべての電子廃棄物の 10% 以上を占めることになります。-興味深いことに、銀はソーラーパネルの主成分の一つです。些細なことのように思えるかもしれませんが、リサイクル資産の価値の約 15% ～ 50% に貢献します。使用されるパネルには通常約 20 グラムの銀が含まれており、古いプレートではその金属のレベルがはるかに高くなり (最大 300 ～ 500 ppm)、これは一次鉱床のレベルに匹敵します。
銀回収への挑戦
歴史的に、太陽電池パネルから銀を回収することは困難な作業でした。 PV モジュールは複雑な複合材料です。ガラスの層、封入ポリマー (通常はエチレン-酢酸ビニル、つまり EVA)、シリコン太陽電池、金属接点が融着されているため、分解が困難です。従来の回収方法は湿式冶金的アプローチに大きく依存しており、基本的には硝酸などの強酸を使用して銀を溶解します。これらの方法はある程度効果的ではありますが、重大な欠点があります。大量の腐食性化学物質を消費し、有毒な窒素酸化物の排出を含む有害廃棄物を生成し、規模を拡大するにはコストがかかるということです。経済面は特に困難で、現在、ソーラー パネルのリサイクル費用は約 10 ～ 15 ドルですが、埋め立て地に送る場合はわずか数ドルです。
世界中でブレークスルーを実現
しかし、状況は急速に変化しています。 2026 年だけでも、複数の研究チームが、耐用年数が終了したソーラー パネルからほぼすべての銀を回収できるという驚くべき進歩を発表しました。--
高度な酸化プロセス。高度な酸化プロセスは、浙江大学、西安交通大学、中国科学院の科学者によって開発されました。新しい過酸化物一硫酸塩 (PMS)- ベースの技術により、さまざまな種類の結晶シリコン太陽電池から 20 分以内に貴重な銀を 100% 回収することが可能になります。この技術のもう 1 つの利点は、環境への影響が低いことです。これは、以前の研究で使用されたエネルギー消費量の 5%、化学物質の 2% です。浸出と電着を組み合わせた方法により、酸、シアン化物、揮発性有機溶媒を使用せずに、99% 以上の純度の銀を得ることができます。
連続浮遊。一方、オーストラリアのニューカッスル大学の研究者らは、酸を使わずに太陽廃棄物から銀を回収するために、鉱業で広く使用されている鉱物処理技術である泡浮遊選鉱プロセスをスケールアップすることに成功しました。{0}世界初の継続的なパイロット規模の浮遊選鉱試験で、チームは約 460 キログラムの耐用年数が経過したパネル（住宅用ソーラー パネル約 23 枚に相当）から回収した 22 キログラムの太陽電池材料を処理しました。{{4}{6}{7}}ほぼ100%の銀回収率。定常状態条件下では、銀濃度は約 83- 倍に増加しました。おそらく最も重要なことは、浮遊選鉱-ベースのプロセスは、従来の酸浸出アプローチよりも 3 ～ 5 倍安価である可能性があることです。
溶融塩化物を直接分離します。武漢大学のチームは全く異なるアプローチを採用し、溶融塩化物塩に基づく方法を開発した。低コストで無毒な NaCl-CaCl₂-CaCO₃ システムを使用して、--}銀とシリコンの両方の回収率 99.0%同時に – わずか 1 分で分離が完了しました。この方法は従来の強酸や強塩基への依存から解放され、リサイクルされたバッテリー 1 キログラムあたり、純利益は 14.04 ドルとなり、CO₂- 排出量を 11.0 kg 削減します。このテクノロジーは、Al{6}BSF、PERC、TOPCon などの主流の高効率バッテリー タイプ全体で優れた性能を発揮します。{6}
その他の新興テクノロジー。さらなるイノベーションにより、限界がさらに押し広げられています。水酸化テトラメチルアンモニウム（TMAH）を使用したワンステップの水熱プロセスを達成99.9%の銀回収率処理コストは 1 サイクルあたりわずか 7.18 CNY、エネルギー消費量はわずか 0.69 kWh です。研究者らはまた、パルスレーザー回収、98.39%の抽出効率を達成するメカノケミカル経路、および99%を超える浸出効率を実現する深共晶溶媒システムも研究しました。
なぜこれが重要なのか
これらの画期的な成果は単なる学術的な成果ではなく、太陽電池産業と世界の銀のサプライチェーンの両方に重大な影響を及ぼします。寿命を迎えたパネルから銀を回収することで、太陽光リサイクルの経済性が完全に変わります。--ニューカッスル大学のマハシッド・フィルージ准教授は次のように述べています。「銀は太陽電池の中で最も価値の高い材料です。銀を回収すれば、太陽光パネルのリサイクルが経済的にはるかに魅力的なものになる可能性があります。」-
オーストラリアだけでも、2050 年までに 100 万トンを超える廃棄パネルが発生すると予想されており、その中には推定 300 ～ 500 トンの銀が含まれています。 「銀を回収して経済に還元する能力があるのに、私たちは実質的に銀を埋め立て地に埋めていることになる」とフィルージ氏は指摘した。
これからの道
これらのテクノロジーは約 5 のテクノロジー準備レベルに達していますが、これは関連する環境で検証されていますが、まだ完全には商用化されていないことを意味しますが、その軌道は明らかです。問題はもはや、太陽電池パネルから銀を回収できるかどうかではなく、リサイクルが商業的に実行可能な規模とコストで銀を回収できるかどうかだ。現在、複数の経路が 100% に近い回収効率、コストの削減、環境への影響の大幅な軽減を実証しているため、その未来は急速に近づいています。
太陽廃棄物問題の希望の光は文字通り銀であることが判明し、研究者たちはその最後の一滴までを捕らえようとしている。
