報告書番号

C18008

タイトル（和文）

PVリユース・リサイクルに向けた検討─LCA分析とPVセルを対象とした簡易型性能評価手法の提案─

タイトル（英文）

preliminary study for reuse and recycle of photovoltaics -LCA analysis and simplified evaluation metho of PV cell-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
太陽光発電（PV）の大量導入を背景に、将来、使用済みPVの大量廃棄が懸念されている。環境省の試算では、使用済みPVの排出量は2040年代半ばにはピークを迎え、その全量が埋め立て処分された場合には全産業廃棄物最終処分量の6％に相当すると試算されている。NEDO事業等によりリサイクル技術の開発が行われているが、PVの低コスト化の流れの中で市場価値の高い貴金属等は含有率の低下が進み、PVリサイクルの収益確保は困難な課題となっている。環境性・経済性に配慮した適正なリユース・リサイクルシステムの構築が望まれている。
目 的
リユース・リサイクルシステムの構築に向けて、近年主流となっている単結晶シリコンモジュールの製造エネルギーに関するライフサイクル評価を行うとともに、PVセルのリユース可否の迅速判別に資する簡易評価手法を考案する。
主な成果
1. 単結晶シリコンモジュール製造のライフサイクル評価
多段階の工程から成る単結晶シリコンモジュールの製造について、IEA-PVPS が公開するライフサイクルインベントリーデータに基づき、MiLCAを用いてエネルギー消費およびCO2排出量を算出した。また、製造工程で排出されるシリコン端材をプロセスに戻し入れるケースについても試算し、1割程度の消費エネルギー低減効果が期待されることを示した。一連の工程においてエネルギー消費の高い項目はウェハ製造であることから、使用済みPVモジュールのリユース・リサイクルでは、ウェハまたはセルとして循環再利用することが有効と考えられた。
2. PVセルの簡易型性能評価手法の提案
二端子法によるセルの簡易評価の可能性を探るため、ソーラシミュレータ及びデジタルマルチメータから構成される装置を試作し、サンプルセルを用いて発電特性を測定した。その結果、劣化の無いセルであるにも関わらず変換効率は最大で13.7%と、公称値（16.8%）より低い値となった。サンプルセルの温度変化及び接触抵抗等の直列抵抗の影響と考えられることから、これらの影響を補正し、公称値に基づく変換効率からI-V曲線を求める簡易手法を考案した。
今後の展開
資源循環のためのリユース・リサイクルシステムを提案するとともに、考案した簡易評価手法の劣化セルへの適用可能性を明らかにする。

概要 （英文）

In the background of massive introduction of photovoltaic power generation (PV), there is concern that massive disposal of used PV will occur in the future. It is desirable to construct an appropriate reuse / recycle system that takes economic and environmental consideration into account. In this report, we have established a simple cell evaluation method for properly sorting used PV and conducted lifecycle assessment of PV module manufacturing for the construction of recycling flow. As a result of LCA of single crystal silicon module production, it was revealed that items with high energy load throughout the process produce single crystal silicon and account for 65% of total energy consumption. For reuse / recycle of used PV modules, it is desirable to circulate the materials back to the processes after the manufacture of single crystal silicon. On the other hand, it was verified that the power generation characteristics of the small solar cell can be evaluated using the solar simulator and the source meter. The short circuit current density was in good agreement with the general value, but the conversion efficiency was a little lower than the notarized value. This difference is considered to be the influence of the temperature rise of the solar cell and DC resistance.

報告者

キーワード