بر اساس گزارشی از برنامهٔ سامانه‌های فتوولتائیک آژانس بین‌المللی انرژی، فتوولتائیک نقش عمده‌ای در تقاضای جهانی مواد معدنی بحرانی در دهه‌های آینده خواهد داشت.

این گزارش – جریان‌های مواد اولیه و ثانویه برای توسعه و نصب جهانی آیندهٔ سامانه‌های فتوولتائیک مبتنی بر سیلیکون – نشان داد که رشد توسعه و نصب فتوولتائیک بخش مهمی از تقاضای آتی مواد حیاتی خواهد بود، اما پیشرفت‌های فناورانه و روش‌های بازیافت مواد می‌توانند اثرات آن را کاهش دهند.

این گزارش مصرف آلومینیوم، مس، ایندیوم، سرب، سیلیکون، نقره، طلا، قلع و روی را در سناریوهایی مدل‌سازی کرده است که بین 29 تراوات‌پیک و 75 تراوات‌پیک توسعه و نصب فتوولتائیک جهانی تا سال 2050 را نشان می‌دهند.

دکتر مالتۀ وُگت (Malte Vogt) از گروه مواد و دستگاه‌های فتوولتائیک در دانشگاه صنعتی دلفت (Delft University of Technology) در هلند که از نویسندگان این گزارش است، به پی‌وی تک (PV Tech) گفت: «ما انتظار داریم فتوولتائیک منبع اصلی برق در قرن بیست‌ویکم باشد. هرچند فتوولتائیک از حجم مواد کمتری نسبت به سیستم برق مبتنی بر سوخت‌های فسیلی موجود استفاده می‌کند، اما نیازمند انواع متفاوتی از مواد است — بنابراین برای موادی مانند سیلیکون، ایندیوم، نقره، مس یا قلع، انتظار داریم که عامل اصلی در تقاضا باشند.»

تقاضای مس و نقره

گزارش برآورد می‌کند که تقاضای مس برای توسعه و نصب و ساخت‌وساز فتوولتائیک می‌تواند در اواسط دههٔ 2040 به 7-15 میلیون تن متریک برسد، که معادل بین 30٪ و 65٪ از تولید سالانهٔ فعلی جهان است. با توجه به نرخ گسترش معادن مس، گزارش یک شکاف عرضهٔ احتمالی 10.5-11.5 میلیون تن متریک تا سال 2035 را برآورد می‌کند.

برای نقره، انتظار می‌رود تقاضا بین 2025 تا 2050 به 15-30٪ از ذخایر جهانی فعلی برسد، و مصرف سالانه برای سلول‌های فتوولتائیک انتظار می‌رود در اوج به 9,000 تن متریک برسد. این رقم تفاوت چندانی با نرخ مصرف فعلی 8,600 تن متریک برای سلول‌های فتوولتائیک ندارد.

گزارش اشاره کرد که تلاش‌های صنعت برای جایگزینی نقره با مس در تولید سلول‌ها به‌خاطر هزینه و فراوانی می‌تواند «به‌طور چشمگیری تقاضا را کاهش دهد». به‌عنوان مثال در آوریل، دانشمندان موسسهٔ فراونهوفر برای سیستم‌های انرژی خورشیدی (Fraunhofer ISE) در آلمان ادعا کردند راهی یافته‌اند تا مصرف نقره در سلول‌های TOPCon را «ده‌برابر» کاهش دهند، از 10-12 میلی‌گرم در هر وات پیک به 1.1 میلی‌گرم در هر وات پیک.

با این حال، محصولات تولید انبوه متداول هنوز مقدار زیادی نقره مصرف می‌کنند. در مصاحبه‌ای با پی‌وی تک پریمیوم (PV Tech Premium) در ماه مه، یانسونگ شن (Yansong Shen) از دانشگاه نیو ساوت ولز (University of New South Wales) هشدار داد که صنعت فتوولتائیک با نرخ‌های تولید کنونی، ذخایر جهانی نقره را ظرف پنج سال تمام خواهد کرد. شن که از یکی از دانشگاه‌های پیشرو در پژوهش فتوولتائیک سخن می‌گفت، گفت که گسترش بازیافت فتوولتائیک کلید پایداری تقاضای نقرهٔ صنعت است.

گزارش IEA PVPS گفت که نیروگاه‌های فتوولتائیک بازنشسته می‌توانند «منبع ثانویهٔ مهم نقره» برای صنعت باشند. وُگت به ما گفت: «یکی از نتایج کلیدی گزارش ما این است که بازیافت سامانه‌های فتوولتائیک در پایان عمر مفید می‌تواند حدود 30-45٪ از کل نقرهٔ مورد نیاز فتوولتائیک تا سال 2050 را تأمین کند. در بازه‌های زمانی طولانی‌تر فراتر از 2050، این سهم باید حتی بالاتر باشد.»

او ادامه داد: «انتظار داریم تا سال 2050 حجم بازیافت حدود 50-80 برابر حجم امروز باشد.»

اکسید ایندیوم‑قلع

گزارش گفت که فلز نادری مانند ایندیوم مشکل قابل‌توجهی در تأمین برای تولید سلول‌های فتوولتائیک ایجاد خواهد کرد. IEA PVPS اعلام کرد که تقاضای ایندیوم تحت تمام سناریوهای توسعه و نصب این گزارش انتظار می‌رود تا اواسط دههٔ 2040 از ذخایر جهانی جلو بزند.

این فلز به‌عنوان مادهٔ هادی در سلول‌های فتوولتائیک استفاده می‌شود، زیرا هدایت بالایی دارد و می‌توان آن را شفاف ساخت.

گزارش ضمن تأکید بر اینکه پیش‌بینی تولید معدنی دشوار است و سطوح ذخایر ایندیوم ممکن است در طول زمان تغییر کند، گفت که برای دستیابی به توسعه و نصب سالانه در مقیاس تراوات، «ضروری» خواهد بود که استفاده از ایندیوم در اکسیدهای رسانای شفاف (TCO) جایگزین شود.

گزارش افزود که گسترش جهانی ظرفیت تولید فتوولتائیک نیاز دارد تا جایگزینی مواد و روش‌های بازیافت را در نظر بگیرد تا بتواند تقاضای نهایی را به‌طور پایدار تأمین کند. هم در داخل چین (China) — جایی که عرضه از تقاضای سالانه فراتر می‌رود — و هم وقتی کشورهایی مانند ایالات متحدهٔ آمریکا (US)، هند (India) و اتحادیهٔ اروپا (EU) به دنبال ایجاد زنجیرهٔ تأمین خورشیدی خود هستند، «بهبود بهره‌وری مواد و استراتژی‌های جانشینی مواد باید هم‌زمان با مشوق‌های تولید و فرآوری داخلی هنگام طراحی سیاست‌های حمایتی از توسعه و نصب فتوولتائیک مورد توجه قرار گیرند»، توصیهٔ IEA PVPS بود.

می‌توانید دسترسی به گزارش کامل IEA PVPS را اینجا بیابید.