Kolejny wzrost konsumpcji srebra w przemyśle fotowoltaicznym

Kolejny raz, rok do roku, wzrosła konsumpcja srebra w przemyśle fotowoltaicznym. Dane na ten temat można znaleźć w raportach przygotowywanych co roku przez Silver Institute. 

W obecnej jego edycji tj. raporcie „World Silver Survey 2023” opublikowanym w kwietniu 2023 podano, że globalna konsumpcja srebra przez przemysł fotowoltaiczny wyniosła w zeszłym, 2022 roku, aż 140,3 milionów uncji. To najwyższa wartość tego wskaźnika w historii fotowoltaiki. Oznacza to, że po raz kolejny pobity został rekord konsumpcji srebra liczony dla branży fotowoltaicznej. Poprzedni padł w roku 2021 i wynosił 110 milionów uncji. Warto w tym miejscu dodać, że jeszcze rok wcześniej, tj. w roku 2020, konsumpcja srebra w fotowoltaice wyniosła 100 milionów uncji. Tym samym wzrost między rokiem 2020 a 2021 to 10% ale pomiędzy 2021 a 2022 to aż 28%. Jeśli przeanalizować dane historyczne, to ostatni tak duży wzrost konsumpcji miał miejsce w latach 2015-16. Następnie w kolejnych latach popyt utrzymywał się na wspomnianym poziomie 100 milionów uncji aż do 2020 roku.

Szczegółowe dane dotyczące konsumpcji srebra pokazano w tabeli 1 [1]. Zestawiono je z danymi dotyczącymi całego przemysłu oraz urządzeń elektrycznych i elektronicznych.

Tab. 1. Konsumpcja srebra w przemyśle w milionach uncji z podziałem na energetykę i elektronikę z wyszczególnieniem w jej obszarze fotowoltaiki [1]

Równie interesująca jest wartość pokazująca prognozę dla konsumpcji w kolejnym roku tj., 161,1 milionów uncji. Jeśli przeanalizować dane z poprzedniego raportu, to prognozowana w 2022 roku wartość konsumpcji srebra na rok 2023 określona została na 127 milionów uncji. Natomiast wartość rzeczywista to wspomniane już 140,3 milionów uncji. Prawdopodobnie taka rozbieżność wynika z niedoszacowania tempa rozwoju produkcji ogniw fotowoltaicznych, która także była rekordowa w zeszłym roku. Natomiast jeśli wziąć pod uwagę prognozę i rzeczywisty wzrost konsumpcji srebra (który wyniósł 5%) dla całego przemysłu to niedoszacowanie jest znacznie mniejsze.

Patrząc na rozwój zdolności produkcyjnych firm z branży fotowoltaicznej  prawdopodobnie w przyszłym roku czeka nas kolejny wzrost konsumpcji srebra w przemyśle fotowoltaicznym. Długoterminowe prognozy tego trendu opisano szerzej na naszym portalu w artykułach pt. Rosnący popyt na srebro w fotowoltaice – problemy, trendy, innowacje – cz. 1 oraz Rosnący popyt na srebro w fotowoltaice – problemy, trendy, innowacje – cz. 2 . W obu tekstach szczegółowo opisano rosnący problem dostępności srebra dla przemysłu fotowoltaicznego w aspekcie zwiększającej się skali produkcji oraz braku realnej alternatywy dla tego metalu przy produkcji elektrod ogniw PV. Pokazano, że powodem takiego stanu rzeczy jest z jednej strony rosnąca skala produkcji ogniw fotowoltaicznych, a z drugiej strony wypieranie ogniw typu PERC przez bardziej sprawne typu TOPCon i HJT, ogniwa  te opisano w artykułach: Rodzaje ogniw w najnowszych modułach PV – technologie przyszłości oraz Ogniwo TOPCon – następca PERC . O ile pierwszy powód jest oczywisty o tyle zrozumienie drugiego wymaga dodatkowego wyjaśnienia dlaczego bardziej sprawne ogniwo potrzebuje więcej srebra do jego produkcji.

Obecnie na runku nadal dominują ogniwa PV wykonywane w technologii PERC. Jednak technologia ich produkcji osiągnęła kres swoich możliwości, szczególnie jeśli bierzemy pod uwagę ich sprawność konwersji promieniowania. Aby ogniwa miały jeszcze wyższą sprawność należy sięgnąć po wspomniane powyżej technologie takie jak  TOPCon, HJT czy IBC. Ogniwa wykonane w każdej z wymienionych technologii mają lepsze parametry elektryczne  niż PERC. Przykładowo napięcie obwodu otwartego dla typowych ogniw PERC o sprawności 23% to 685 mV, dla ogniw HJT o sprawności 24% to już 710 mV a dla ogniw IBC o sprawności 24,5% to aż 730 mV [4].

Jeśli jednak porównamy ilość srebra potrzebną do wyprodukowania pojedynczego ogniwa w technologii PERC, TOPCon i HJT sytuacja wygląda inaczej. Szczegółowe zestawienie konsumpcji srebra dla tych trzech technologii pokazano w tabeli 2.

Tabela 2. Ilość srebra potrzebna do wyprodukowania ogniwa PV z podziałem na technologię jego produkcji [2]

Jak widać konsumpcja srebra przy produkcji ogniwa wykonanego w technologii PERC to około 90 do 100 mg. Zarówno ogniwo TOPCon jak, i HJT, potrzebują go znacznie więcej bo około 160 i 220 mg. Jeszcze poważniej wygląda zestawienie ilości srebra potrzebnego do wyprodukowania ogniw PV o mocy 1 TW. W chwili obecnej globalna produkcja jest około 4 razy mniejsza i w 2022 roku wyniosła 240 GW [5] ale w niedalekiej przeszłości może się to zmienić. Wówczas nie będzie na świecie wystarczającej ilości srebra aby zaspokoić potrzeby przemysłu fotowoltaicznego. Nadzieją na rozwiązanie tego problemu jest drastyczna redukcja konsumpcji srebra. W tabeli 2 nie zamieszczono danych dla ogniwa IBC ale to właśnie ono wydaje się być najbardziej perspektywiczne w tym względzie. Już dzisiaj można wyprodukować ogniwo w technologii IBC stosując do tego tylko 40 mg srebra [3, 4]. Więcej w kolejnym artykule: „Ile srebra potrzeba do wyprodukowania ogniwa PV”.   

W artykule wykorzystano materiały własne autora oraz dane:

1. “WORLD SILVER SURVEY 2023”, Raport The Silver Institute April 2023
2. Yuchao Zhang, Moonyong Kim, Li Wang, Pierre Verlinden Brett Hallam “Design considerations for multi-terawatt scale manufacturing of existing and future photovoltaic technologies: challenges and opportunities related to silver, indium and bismuth consumption”, Energy Environ. Sci., 2021, 14, 5587
3. Radovan Kopecek et all. “Interdigitated Back Contact Technology as Final Evolution for Industrial Crystalline Single-Junction Silicon Solar Cell”, Solar 2023, 3, 1–14
4. Emiliano Bellini “IBC solar modules may drive TOPCon out of market by 2028, says tech expert”, PV Magazine, November 3, 2022
5. Snapshot of Global PV Markets 2023, Report IEA-PVPS T1-44:2023