Son yıllarda güneş enerjisi alanında yaşanan patlama, bu sektörde kullanılan kritik hammaddelere olan talebi ve bağımlılığı da kayda değer ölçüde arttırmış durumda. Geçtiğimiz günlerde yayımlanan bir araştırma, bu talebin önümüzdeki yıllarda ulaşacağı muazzam boyutu gözler önüne serdi. Ghent Üniversitesi ve Laborotec tarafından yürütülen araştırma, 2030’a kadar fotovoltaik (PV) endüstrisinin yıllık gümüş ihtiyacının 14 bin tona çıkacağını gösteriyor. Aynı yıl için öngörülen toplam küresel arzın 34 bin ton olacağını göz önüne aldığımızda, bu miktarın büyüklüğü daha net anlaşılıyor.Yeni Nesil Güneş Hücrelerinde Daha Fazla Gümüş Kullanılıyor
Güneş panellerinde gümüş, hücrelerin içindeki iletken hatlar ve elektrot kaplamaları için kritik bir malzeme olarak kullanılıyor. Gümüş, yüksek iletkenliği sayesinde güneş ışığından üretilen elektriğin hücre yüzeyinden toplanıp devreye aktarılmasında en verimli metal olarak öne çıkıyor. Standart bir kristal silikon güneş panelinde ortalama 15 ila 25 gram gümüş bulunuyor. Ancak bu miktar hücre tasarımına göre değişiyor: Daha geleneksel PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) paneller nispeten daha az gümüş tüketirken, yeni nesil TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ve özellikle HJT (heterojunction) paneller, yüksek verimlilik sağlasa da çok daha fazla gümüş kullanıyor.
Zaten araştırmacılar da bu “tersine ölçeklenme” etkisine dikkat çekiyor: Hücreler daha gelişmiş hâle geldikçe kullanılan gümüş miktarı azalması gerekirken, TOPCon ve HJT gibi tasarımlar bu eğilimi tersine çeviriyor. Yeni nesil güneş hücresi tasarımlarının daha fazla gümüş tüketiyor olması talebi daha da artırıyor. Araştırmacılar, TOPCon ve HJT gibi teknolojilerin verimliliği yükseltmekle birlikte gümüş kullanımını da kayda değer şekilde artırdığını vurguluyor. Çalışmanın yazarlarından Vittoria Cattaneo, “Bu, sektörün gecikmeden ele alması gereken bir konu” diyerek yaklaşan gümüş krizi konusunda uyarıyor.
Rapora göre 2030 yılına kadar PV üretim kapasitesi yıllık 1 TW’ın üzerine çıkacak. Buna bir de daha çok gümüş kullanan yeni teknolojilere geçiş eklenince, gümüş talebinin önümüzdeki beş yıl içinde 2 katına çıkacağı düşünülüyor. Bu senaryo gerçeğe dönüştüğü takdirde, her yıl arz edilen gümüşün yaklaşık yüzde 40’lık kısmı PV endüstrisine gidecek demektir.
“Enerji Dönüşümünün Devamlılığı İçin Gümüş Tüketiminde İnovasyon Şart”
Güneş panellerinde gümüş kullanımına alternatif olabilecek çeşitli malzemeler ve yöntemler üzerinde çalışmalar yürütülüyor. Bunların başında bakır geliyor; yeni nesil TOPCon ve HJT hücrelerde bakır teller veya elektrokaplama bakır-nikel kontaklar, gümüş miktarını önemli ölçüde azaltabiliyor. Ayrıca grafen ve grafit bazlı iletkenler de hem silikon hem de perovskite hücrelerde gümüş yerine kullanılabilecek potansiyele sahip. Bazı araştırmalarda, nikel katkılı grafit ve bismut-indiyum alaşımları gibi alternatifler de arka elektrotlarda deneniyor. Bunun yanı sıra kontak çizgi genişliğinin küçültülmesi, lazerle şekillendirme ve polimer yerine geri dönüşümlü alüminyum kullanımı gibi işlem iyileştirmeleri de gümüş tüketimini azaltmaya yardımcı olabiliyor. Ancak bu alternatiflerin gümüşü tamamen ikame etmesi hâlâ zor; Bakırın oksitlenmesi, grafen tabanlı malzemelerin seri üretimdeki tutarsızlığı ve yeni işlem gereksinimleri, sektörün çözmesi gereken başlıca teknik zorluklar arasında yer alıyor.
Bu yüzden araştırmacılar alternatifler üzerinde çalışmaya devam etmenin yanı sıra gümüş geri dönüşümünün artırılması ve mevcut üretim süreçlerini bozmadan gümüş kullanımını azaltacak çözümlere odaklanılması gerektiği vurgulanıyor. Vittoria Cattaneo’ya göre, “Enerji dönüşümünün devamlılığı için gümüş tüketiminde hızlı bir inovasyon ve daha verimli yönetim şart. Aksi hâlde büyük ölçekli PV kurulumlarının sürdürülebilirliği riske girebilir.”
