過去10年の太陽光発電業界における数多くの展開の中でも、特に注目すべきものの一つが、米国全土での太陽光パネル リサイクル施設の整備である。かつては将来の課題とされていたパネル リサイクルは、すでに大規模かつ実施段階に入っており、We Recycle Solar、SolarCycle、SolarPanelRecycling.com（SPR）など、この専門分野に全面投資する企業が手がけている。利害は高まり続けている。国際再生可能エネルギー機関（IRENA）は、世界の太陽光パネル廃棄物の累積量が2050年までに数千万トンに達する可能性があると予測しており、米国ではワシントン州などの州が、寿命末期のパネルの処理方法を規定する生産者拡張責任型のモジュール スチュワードシップ規則の導入を始めている。

リサイクル業者は環境意識の高い業界に属しているが、善意志だけでパネルを処理しているわけではなく、あくまで事業を営んでいる。現在、リサイクルされたシリコン系太陽光パネルで主要な収益源となっているのは、アルミニウム枠と、回収される銅、シリコン、銀である。

「結局のところ、リサイクルが機能するためには、自社が生み出す製品を誰かが消費でき、しかもそれを大規模に消費できることが必要です」とSPRのCEOであるBrett Henderson氏は述べた。「シリコンパネルを分解して基礎原料に戻し製造業界に再流通させるわけですが、パネルの大部分はガラスです。ガラスはあまり価値の高い商品ではありません。シリコンパネルのリサイクルが経済的に成り立つのは、アルミニウムや銀の回収によって補えているからです」

リサイクル業者がコモディティ市場の動向に注目するように、メーカーもまた然りである。近年の銀価格の高騰を受け、一部のパネル メーカーはこの貴金属の使用量を減らす設計の検討を進めている。太陽光発電業界は毎年、世界の銀需要の相当な割合を消費しており、これは重要な検討事項である。無銀パネルは製造コストが下がる一方、リサイクル時の価値も低下する。こうした製造面のトレンドにより、リサイクル業者は市場で最も太陽光パネルに精通した専門家の一部になりつつある。

太陽光パネル リサイクルの基礎

ここで説明するリサイクル工程は、世界の太陽光発電業界で主流のシリコン系太陽光パネルを対象とする。カドミウム・テルル（CdTe）薄膜パネルは、First Solarの米国内製造拠点のおかげで米国の多くの大規模太陽光プロジェクトに設置されているが、その独特な設計は第三者リサイクル業者にとってはそれほど魅力的ではない。薄膜パネルは枠がない――つまりアルミニウムがなく――、現在の市場ではカドミウムやテルルの需要もない。なおFirst Solar自身は、自社の薄膜製品向けにモジュール回収・リサイクル プログラムを運営しており、パネルの化学構成によって寿命末期の処理モデルが異なりうることを示している。

シリコン系太陽光パネルのリサイクルの第一歩は、ジャンクション ボックスと枠を丁寧に取り外すことである。残る大部分は低価値のガラスだが、ガラスをより清潔かつ完全に除去するほど、より価値の高い部品へのアクセスが容易になる。

リサイクル業者の研究開発の大半は、研磨、力、その他の方法を問わず、ガラス除去に費やされている。SPRは最近、ノースカロライナ州、ジョージア州、テキサス州にある3つのリサイクル工場で計1,200万ドルの設備更新を完了し、下層のシリコン ウェハーや封止材を傷つけずにガラスをより適切に除去できるようにした。

フロリダ州ジャクソンビル近郊で操業する太陽光パネル リサイクル業者のOnePlanetは、CEOのAndré Pujadas氏によれば、99%のガラス純度でモジュールガラスの99.5%を除去できる工程を開発した。OnePlanetはこれを高速気流によって実現しており、強烈な風でガラスを他の部品から砕き分離する。

ガラスを除去した後は、どのリサイクル業者もおおむね同じ工程をたどる。シリコン ウェハーとその配線を細かい粉末に粉砕し、密度分離にかけて、銅とシリコン・銀の混合物を得る。銅はリサイクル業者にとって売りやすい一方、銀とシリコンの分離は製錬所のほうが得意で、より大きな買い手に販売できる。

「（製錬を）社内に取り込んでも競争優位にはなりません。彼らは世界中の産業向けに大規模に行っています。SPRは車輪の再発明をするつもりはありません」とHenderson氏は述べた。

しかし、OnePlanetの独自リサイクル工程は、リサイクル業者に製錬の要素をもたらす可能性がある。ガラスがより清潔に除去されると、シリコン・銀の混合物は砕かれたガラスによる汚染が減り、最終成果物は純度95%のシリコンと1%の銀に濃縮されるとPujadas氏は述べた。これは製錬所にとってより価値の高いコモディティとなる。

「ここでのビジネス哲学は、鉱物を抽出・回収し、供給チェーンに再導入して再消費を促し、循環型経済を奨励することです」と彼は述べた。「その大きな部分は、価値チェーン全体でどれだけの価値が抽出されるかです。このリサイクル工程は高純度シリコンに非常に重点を置いています。〔いずれは〕シリコンが十分に蓄積され、冶金グレード シリコン生産の原料になるでしょう」

近い将来への展望

パネル リサイクル業者はすでに将来の製造トレンドを研究し、それが事業継続能力にどう影響するかを判断している。そして、そうしたトレンドは予想より早く到来する可能性もある。

大部分のシリコン系太陽光パネルは25年以上の耐用年数が見込まれるため、2010年代初頭の米国最初の大規模設置ラッシュ由来の廃棄パネルはまだ本格的に流入していない。しかし、輸送・荷役時の事故や悪天候、製造上のミスによる破損パネルの供給は十分にあり、リサイクル業者は今日すでに明日のトレンドに対応しておかなければならない。それでも、最初の大規模な老朽パネルの波は今後数十年で退役期を迎えると見込まれており、だからこそ現在整備されている処理能力とコモディティ市場は、将来のより大きな処理量に合わせて設計されている。

Henderson氏によれば、SPRは操業開始からわずか2年後に、処理拠点に双面（バイフェイシャル）パネル向けリサイクル設備を追加した。「私たちは新しい技術をすぐに処理ラインに取り入れています」と彼は述べた。

SPRは専任の調査アナリストを抱え、製造トレンドを迅速に追跡し、新たな処理技術や、異なる材料構成に対応した新たな引き取り手が必要かどうかを判断している。パネルの銀使用量が減れば銅の価値が上がる可能性がある一方、シリコン・銀の混合物は一部の製錬所にとって魅力が低下するかもしれない。リサイクル自体は容易な部分であり、適切なコモディティ買い手を見つけることのほうが難しい。

「パネルに銀をまったく使わない、あるいは大幅に減らす技術が出てきつつあります。それでもシリコンベースの技術であるなら、その経済性が変わるだけです」とHenderson氏は述べた。「時間とともに、保険費、設備費、人件費、規制コストは上昇します。そこに、費用を補っている成分のひとつを取り除けば、資産所有者はリサイクル価格のジェットコースターのような変動を経験することになるでしょう」

例えば、ペロブスカイト・シリコン・タンデムパネルはまだ市場に登場したばかりだが、多くのリサイクル業者はすでにその処理方法を検討している。懸念の一つは鉛の使用で、湿気を防ぐためにより強力な封止材が必要となり、その封止材は価値ある部品に到達するために破壊するのが難しくなる。鉛の毒性も追加の課題となる。

「有害物質になり得るのです。そうなると、有害廃棄物のシナリオの下で輸送と完全なフレームワーク処分に対処しなければなりません」とPujadas氏は述べた。「さらに排出システムと安全文化を強化する必要があります。実現は可能ですが、いつ始めるのかという問題があります」

これが太陽光パネル リサイクル分野のジレンマである。いつ新たな工程に投資すべきで、いつ古い技術の安定した供給に頼れるのか。だからこそ、今日コントロールできる取り組み――ガラス除去とシリコン純度の向上――は、将来のパネル設計がどのようなものであっても有利に働くのである。

「奇妙な業界です」とHenderson氏は述べた。「受け入れるのは太陽光パネルという単一の品目なのに、実に多くの種類があるんですから」