طاقة متجددة التقارير تقارير الطاقة المتجددة رئيسية

استخدام الفضة في الألواح الشمسية يهدد الصناعة النظيفة في المستقبل (فيديو)

محمد عبد السند

2023-01-09

0 2٬067

يجد اللاعبون الرئيسون في صناعة الطاقة الشمسية أنفسهم أمام تحدٍّ صعب يتمثل في ضرورة خفض استخدام الفضة في الألواح الشمسية؛ نظرًا إلى المخاطر المحدقة بإمدادات هذا المعدن في المستقبل.

وتأكيدًا لهذا السيناريو عمليًا، سلّطت دراسة بحثية حديثة، أجرتها جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية، الضوءَ على الحاجة الملحّة للشركات العاملة في صناعة الطاقة الشمسية لخفض أو حتى إنهاء استخدام الفضة في الألواح الشمسية، وفق ما أورده موقع بي في ماغازين (pv magazine).

وفي ضوء النمو المضطرد في استخدام الطاقة الشمسية مصدرًا لتوليد الكهرباء النظيفة، تماشيًا مع التزامات التغيرات المناخية، يحتاج مصنعو الألواح الشمسية إلى ما لا يقل عن 85% من احتياطي الفضة العالمية، بحسب ما خلصت إليه نتائج الدراسة، وطالعته منصة الطاقة المتخصصة.

وأضحت المخاطر التي تحدق بمستقبل إمدادات الفضة صداعًا مزمنًا في رأس منتجي الألواح الشمسية، بسبب تناقص كمية المعدن الموجودة طبيعيًا في الفلزات، وذلك بالنظر إلى الأهمية القصوى للفضة في عمل الخلايا الشمسية.

ليس هذا فحسب؛ بل إن هذا النقص يؤثر أيضًا بالسلب في المكونات الأساسية الأخرى لرقائق "الصمامات الثنائية الباعثة للضوء" (إل إي دي) والمفاعلات النووية وأجهزة الصناعة الطبية.

وتستخدم الخلايا الكهروضوئية، المسماة أيضًا الخلايا الشمسية، معدنَ الفضة لصناعة شُحنة كهربائية خارج الخلية، وإدخالها إلى النظام. ولا تحتاج كل خلية شمسية مصنّعة الآن سوى إلى مليجرامات قليلة من المعدن النفيس.

احتياطيات الفضة العالمية في خطر

حذّرت دراسات بحثية حديثة من مغبة نفاد الكثير من احتياطيات الفضة العالمية بحلول عام 2050، أو حتى قبل ذلك، نتيجة النمو المضطرد لصناعة الطاقة الشمسية.

وحتى قبل أن تدق تلك الدراسات ناقوس الخطر بشأن إمدادات الفضة مستقبلًا، كانت شركات إنتاج الخلايا الشمسية تبدي حرصًا شديدًا على خفض استهلاكها من هذا المعدن، بوصفه إحدى أكثر المواد الخام تكلفةً في صناعة الطاقة الشمسية.

ومع ذلك أوصت دراسة جامعة نيو ساوث ويلز بضرورة تكثيف الجهود المبذولة لخفض استخدام الفضة في الألواح الشمسية، بغية درء معضلة النقص المحتملة في الإمدادات مستقبلًا، ولا سيما مع تطبيق تقنيات (N-type) التي تحتاج إلى كميات من الفضة أعلى من خلايا PERC عالية الكفاءة التي لا تزال تمثل نحو 80% من السوق في الوقت الحالي.

وقال باحثون: "توضح النتائج أن معدل الخفض الحالي في استخدام الفضة في الألواح الشمسية لا يكفي لتفادي الطلب المتنامي على المعدن من تلك الصناعة، وأن التحول إلى التقنيات عالية الكفاءة، من الممكن أن يرفع الطلب بصورة كبيرة على الفضة؛ ما سيفرض بالطبع مخاطر بالنسبة للإمدادات والأسعار".

بدائل واعدة

أوصت الدراسة، التي نُشرت نتائجها في مجلة "بروجريه إن فوتوفويتايسز Progress in Photovoltaics" العلمية، بضرورة تعظيم الاستثمارات في مجال البحوث والتطوير ذات الصلة بتقنية الطاقة الشمسية التي تعتمد على الفضة، بينما تبشر المنجزات المُحرَزَه في عملية الطلاء الكهربائي بالنحاس على سطح الخلية الشمسية، بنتائج واعدة.

وفي هذا السياق، قال الباحثون: "رغم أن الطلاء الكهربائي يحتاج إلى تغيير كبير في ممارسات التصنيع الحالية، تمثل مسألة الطلاء الكهربائي بالنحاس فرصة واعدة جدًا لتسريع وتيرة خفض استخدام معدن الفضة في صناعة الطاقة الشمسية، مع التغلب على أي قيود مادية تفرضها تقنية الطباعة".

وعلى المدى الطويل؛ فإن إعادة تدوير الخلايا الشمسية الأقدم عُمرًا، من الممكن أن تمثل مصدرًا مهمًا للفضة.

ومع ذلك تبرز هنا حاجة مُلحّة لضخ مزيد من الاستثمارات وإجراء البحوث، وقد يستغرق الأمر عقودًا عديدة قبل الحصول على كميات من الخلايا الشمسية المعاد تدويرها ومعالجتها سنويًا، تكفي لإنتاج معدن الفضة.

في مقابل ذلك حذّر علماء من مغبة التعويل على إمكان زيادة إنتاج الفضة، مشيرين في الوقت ذاته إلى أن جُل موارد الفضة التي يمكن الحصول عليها يجري تعدينها بالفعل.

وأضافوا أن تدشين مناجم جديدة يعني على الأرجح الحفر على أعماق أكبر، ومعالجة المعدن الخام منخفض الجودة، وهي الأمور التي تستوجب بديهيًا زيادة في معدلات استهلاك الطاقة.

وقدر الخبراء أن يرتفع معدل استخدام الطاقة الشمسية بواقع 30 ضعفًا في السنوات الـ10 المقبلة، بينما تتسارع وتيرة توجه العديد من اقتصادات العالم صوب تقليل الانبعاثات الكربونية عبر تقليل الاعتماد على مصادر الوقود الأحفوري، وفق ما نشره موقع إنرجي فويس (Energy Voice).

وأشار الخبراء إلى أنه ما إن يصبح عُمر الخلية الشمسية من 25-30 عامًا، يكون ثمة 80 ميغاطن من النفايات؛ من بينها معادن يمكن الاستفادة منها، مثل استخلاص الفضة من الألواح الشمسية بحلول عام 2050.

استخلاص الفضة من الألواح الشمسية

خلص علماء من جامعة ليستر البريطانية إلى تقنية مبتكرة لاستخلاص الفضة من الخلايا الشمسية المستعملة، عبر استخدام مذيبات رخيصة التكلفة وصديقة للبيئة.

وسلّط عضو مركز أبحاث المواد في جامعة ليستر، الدكتور غِييوم زانتي، الضوء على فكرة التقنية الجديدة، قائلًا إن المحاليل الملحية الجديدة المشُار إليها هنا، تتيح آفاقًا جديدة في معالجة المعادن.

ومن بين المحاليل الملحية التي سردها زانتي بوصفها وسائل لاستخلاص الفضة من الخلايا الشمسية المُستَعملة، هي كلوريد الكولين (علف الدجاج) وكلوريد الكالسيوم (عامل إزالة الجليد)، جنبًا إلى جنب مع مجموعة أخرى من الأملاح المختلفة التي يجب أن تخضع جدوى استعمالها لأبحاث لاحقة.

يُشار هنا إلى أن المحاليل الملحية تبرز بوصفها بديلًا موثوقًا للأحماض المعدنية السامة المستخدمة في معالجة المعادن بسبب تكلفتها المنخفضة؛ ما يرفع من جدوى استخلاص الفضة من الألواح الشمسية.

ومن المثير للدهشة أن هذه العملية تستخلص ما يزيد على 90% من الفضة والألومنيوم في غضون 10 دقائق.
ولن يكون استخدام التقنية السابقة مقصورًا على ما يبدو على استخلاص الفضة من الألواح الشمسية المستعملة، بل يحاول العلماء تطبيقها كذلك على معادن أخرى من مصادر مختلفة للنفايات مثل الهواتف الذكية والمواد الكهروحرارية والمغناطيسية، بحسب ما قاله زانتي.