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太陽光パネルに含まれる『銀』

リサイクルにおいて、廃棄物から如何に有価物を再資源化できるかが重要となります。
広く普及している結晶シリコン系の太陽光パネルでは、有用資源として『銀』が使用されており、リサイクルで回収されています。
一方で太陽光パネルのリサイクルの現場では、銀の含有量が減少しており回収メリットが今後悪化するのではないかとも云われています。

今回は太陽光パネルに使用される『銀』に関して、少し深掘りをしていきます。

太陽光パネルに使われる銀とは

結晶シリコン系太陽電池セルは、P型シリコン層とn型シリコン層が接合されており、受光側と背面側の表面に電極が構成されています。
受光面は光を受けることから、電極はより細くする必要があります。そのため受光面側は縞状のフィンガー電極(表面電極)が構成されており、このフィンガー電極に銀ペーストが用いられています。

結晶シリコン系太陽電池セルの構造(引用元:太陽電池のキホン

銀ペーストはスクリーン印刷により表面に塗布された後、乾燥・焼成することでペーストの樹脂分を揮発させ、フィンガー電極が構成されます。

太陽光パネルに含まれる銀の含有量

太陽光パネルに含まれる銀の量はセル構造やメーカーの生産技術より違いがあり、当然ながらデータとして公表されていません。

太陽光パネルに含まれる銀の量は、IRENA(国際再生可能エネルギー機関)のレポートにこれまでの推移が記載されており、銀の含有量(ワット当たり)は減少傾向になっています。

太陽電池モジュール当たりの銀使用量(引用元:IRENA

太陽光パネル1枚が20kg、発電出力250Wの場合、銀含有量を0.2 g/Wpと仮定すると (0.2×250)÷20=2.5 g/kg となり、パネル質量の約0.25%になります。

銀含有量の減少は銀ペーストやスクリーン印刷技術の向上、バックコンタクト型セルの普及など、今後もさらに減少すると考えられます。

(引用元:ソラメンテ

太陽光発電産業全体での銀消費量は増加傾向にあり、2021年で11,370万オンス(3,223トン、全需要は31,236トン)となっています。

世界の銀需要(引用元:The Silver Institute

パネル当たりの銀消費量は減少傾向にあるものの、世界的な太陽光発電の成長により2016年以降、銀消費量は3,000トン弱(約10,000万オンス)で推移しています。

太陽光発電産業での銀需要推移(引用元:The Silver Institute

今後の銀消費量の見通し

過去10年間でパネル当たりの銀含有量は減少傾向にありますが、太陽光パネルの価格低下により相対的に製造コストにおける銀の割合は大きく、使用量を減らすメリットは依然として大きいと考えられています。

銀使用量と価格推移(引用元:The Silver Institute

太陽光パネルでの銀需要は今後下がるとの予測もありますが、太陽光発電の普及や技術革新、銀の価格推移に影響される可能性があります。

太陽光発電での今後の銀需要の見通し(引用元:The Silver Institute

銀含有量の低下は太陽光パネルのコスト低減につながる一方で、廃棄時のリサイクルでは回収メリットが得にくくなります。
将来的にバックシート・セルの処理コストが課題になる可能性も考えられます。

太陽光パネル製造における銀のコスト

太陽光パネルの製造方法や生産量などにより、製造産コストのうち銀の占める割合は異なります。
参考までに、IRENAのレポート等に材料コストの内訳が記載されています。

結晶シリコン系太陽光パネルの材料コスト(引用元:IRENA


結晶シリコン系太陽光パネルの材料とコストの割合(引用元:ACS Publications

質量比で1%に満たない銀が、材料コストで影響の大きいことが分かります。

まとめ

結晶シリコン系太陽光パネルに含まれる『銀』に関して、含有量の推移と今後の見通し、太陽光パネル製造における銀コストの概要を紹介しました。

現在、多くのリサイクル業者がバックシート・セルから銀を回収し、資源の有効活用に取組んでいます。
一方で太陽光パネルの銀含有量が減少しており、将来の情勢(銀需給や価格、CO2排出価格など)によっては、廃棄・リサイクルでのコスト増になる可能性もあります。

しかしながら天然資源をリサイクル材で代替することは資源節約だけでなくCO2排出削減にも期待できるため、どのような形であれ適切なリサイクルの重要性は今後も変わらないと考えられます。


その他の太陽光パネルのリサイクルに関する各種情報やニュースが、こちらからご覧いただけます。



参考資料

太陽電池のキホン(佐藤 勝昭)
Si結晶太陽電池における高精細スクリーン印刷の最新動向(中山真志、2013)
IRENA:END-OF-LIFE MANAGEMENT Solar Photovoltaic Panels
ソラメンテ:バックコンタクト型パネルの構造と点検方法
The Silver Institute:World Silver Survey 2022
The Silver Institute:World Silver Survey 2021
The Silver Institute:Market Trend Report: Silver’s Important Role In Solar Power Published 2020
ACS Publications:Solar Panels Face Recycling Challenge