صنعت تولید سلول‌های انرژی خورشیدی فتوولتائیک همچنان در حال تکامل است اما تقاضای گالیوم به‌ عنوان یک عنصر حیاتی در پیشرفت‌های سلول‌های خورشیدی سیلیکونی به تدریج کاهش می‌یابد.

به گزارش پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات‌آنلاین» و به نقل از موسسه «Fastmarkets»، گالیوم همانند بسیاری از فلزات کمیاب دیگر، کاربردهای زیادی در گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر دارد اما بیشتر مصرف جهانی آن در تولید آهن‌رباهای دائمی نادر خاکی است.

در صنعت انرژی خورشیدی، گالیوم در سلول‌های خورشیدی گالیوم آرسنید (GaAs) ویژه استفاده می‌شود اما این سلول‌ها نسبت به سلول‌های خورشیدی سیلیکونی که در چین رواج یافته و در آن‌ها گالیوم به‌ عنوان دوپانت (ماده‌ای که برای ایجاد ویژگی‌های الکتریکی مورد نظر در یک نیمه‌هادی استفاده می‌شود) به‌ کار می‌رود، بسیار نادرتر هستند.

از دیگر فناوری‌های مهم در زمینه سلول‌های خورشیدی فیلم نازک می‌توان به سلول‌های تلورید کادمیوم (CdTe)، سلول‌های سلنید کادمیوم ایندیوم گالیوم (CIGS) و سلول‌های ژرمانیومی اشاره کرد.

فناوری‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون در حال گذار از سلول‌های «p-type» به سلول‌های «n-type TOPCon» با کارایی بیشتر و قابل دوپ شدن با فسفر یا آرسنیک هستند. این امر بدین معناست که تقاضا برای گالیوم در چین، قطب اصلی تولید سلول‌های خورشیدی رو به کاهش است.

افزایش چشمگیر ظرفیت نیروگاه‌های خورشیدی، تاثیر بسزایی بر عرضه و تقاضا در بازارهای فلزات کمیاب (با حجم تولید نسبتا کم) مانند گالیوم داشته است. براساس گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده آمریکا، ظرفیت تولید اولیه گالیوم در سطح جهانی حدود یک هزار و ۱۰۰ تن است. تاثیر تقاضای انرژی خورشیدی بر فلزات کمیاب، به‌ ویژه در بازار آنتیموان به‌ وضوح مشاهده شده است. افزایش مصرف در بخش خورشیدی باعث شده است که این بخش به یکی از بخش‌های عمده استفاده‌کننده از آنتیموان تبدیل شود.

بین سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۱، پیشرفت‌های تکنولوژیکی قابل‌توجهی در ماژول‌های فتوولتائیک «p-type» دوپ‌ شده با گالیوم رخ داد که منجر به پذیرش سریع آن‌ها در بازار شد. بازده این ماژول‌های (PERC) اکنون تقریبا به حداکثر بازدهی خود یعنی ۲۴.۵ درصد رسیده اما با ظهور فناوری خورشیدی «n-type TOPCon»، سهم بازار ماژول‌های «p-type PERC» به طور مداوم در حال کاهش است.

یکی از فعالان بازار گالیوم اظهار داشت: بسیاری از خطوط تولید (PERC) در چین به فناوری «TOPCon» تخصیص داده شده‌اند. سرعت بالای پیشرفت‌های تکنولوژیکی در صنعت فتوولتائیک باعث شده است که فناوری (PERC) به تدریج کنار گذاشته شود که به معنای پایان استفاده از گالیوم در سلول‌های خورشیدی سیلیکونی بلوری است. به همین دلیل، چشم‌انداز گالیوم بسیار ناامیدکننده به نظر می‌رسد.

مزایای متعدد ماژول‌های «TOPCon» از جمله جذب نور از هر سمت، ضریب دمایی پایین، تخریب نور حداقلی و عملکرد بی‌نظیر در روشنایی کم باعث شده است که این ماژول‌ها به فناوری غالب در صنعت سلول‌های خورشیدی تبدیل شوند.

به گفته برخی منابع، سلول‌های «TOPCon» در حال حاضر حدود ۸۰ درصد از تولید داخلی چین را به خود اختصاص داده‌اند و استفاده از آن‌ها در بازارهای بین‌المللی نیز رو به افزایش است.

تولید ماژول‌های «n-type TOPCon» شباهت زیادی به فرایند تولید ماژول‌های (PERC) دارد؛ چراکه تجهیزات مورد استفاده در ساخت سلول‌های «TOPCon» بر پایه خطوط تولید موجود برای فناوری (PERC) بنا شده‌اند. همین امر، یکی از عوامل کلیدی در سرعت بالای گذار به فناوری «TOPCon» به شمار می‌رود.

با ادامه پیشرفت‌های تکنولوژیکی و تغییرات بازار، حذف تدریجی ماژول‌های «p-type PERC» اساسا پایان نقش گالیوم در تولید سلول‌های خورشیدی سیلیکونی بلوری را رقم زده است. بنابراین، طبق گفته فعالان بازار انتظار می‌رود تقاضا برای گالیوم کاهش یابد.

از سال ۲۰۲۳، چندین شرکت تولیدکننده سلول‌های خورشیدی به دلیل افت ارزش دارایی‌های مرتبط با فناوری (PERC)، زیان‌های مالی سنگینی را تجربه کرده‌اند. برای نمونه، شرکت «Longi Solar» بیش از دو میلیارد یوان (معادل ۲۷۴ میلیون دلار) زیان کاهش ارزش دارایی ثبت کرده است. همچنین، شرکت «Jinko Solar» زیان فروش و کاهش ارزش دارایی به مبلغ ۱.۳ میلیارد یوان را گزارش کرده و شرکت «Trina Solar» نیز طبق اعلامیه‌های رسمی خود، با بیش از یک میلیارد یوان زیان مواجه بوده است.

در سال ۲۰۲۴، شرکت «JunDa» به طور کامل خطوط تولید (PERC) خود را متوقف کرد و ۸۹۴ میلیون یوان زیان ناشی از کاهش ارزش دارایی‌های مرتبط با این فناوری (به ظرفیت ۹.۵ گیگاوات) را به ثبت رساند.

قیمت گالیوم از سال ۲۰۲۰ نوسانات بسیاری را تجربه کرده است. براساس ارزیابی‌های هفتگی موسسه «Fastmarkets»، قیمت گالیوم در اوایل سال ۲۰۲۰ بین ۹۶۰ تا یک هزار یوان به ازای هر کیلوگرم بود که پس از آن به طور قابل‌توجهی افزایش یافت. در ماه می ۲۰۲۲، قیمت آن به بالاترین حد خود یعنی سه هزار و ۵۰۰ تا چهار هزار یوان به ازای هر کیلوگرم رسید اما از آن زمان به بعد کمی کاهش یافته است.

آخرین ارزیابی هفتگی موسسه «Fastmarkets» از قیمت گالیوم با حداقل خلوص ۹۹.۹۹ درصد، موجود در انبارهای چین در روز جمعه ۱۷ ژانویه ۲۰۲۵، بین یک هزار و ۷۸۰ تا یک هزار و ۸۲۰ یوان (معادل ۲۴۳ تا ۲۴۸ دلار) به ازای هر کیلوگرم بود که نسبت به قیمت ۹۶۰ تا یک هزار یوان در روز اول ژانویه ۲۰۲۰، حدود ۸۳.۶۷ درصد افزایش یافته است.

شرکت «Shin-Etsu Chemical» که یکی از پیشتازان بازار ویفر سیلیکون نیمه‌هادی شناخته می‌شود، در ابداع فناوری سیلیکون دوپ شده با گالیوم نقشی محوری داشت. این شرکت، حق اختراع این فناوری را در سال ۲۰۰۰ در ایالات متحده آمریکا و اروپا به نام خود ثبت کرد.

تا زمانی که حق اختراع اعتبار داشت، شرکت‌هایی مانند «Longi» و «JA Solar» برای استفاده از آن مجبور به دریافت مجوز و عقد قرارداد با شرکت «Shin-Etsu» بودند. با پایان یافتن اعتبار حق اختراع در ماه می ۲۰۲۰، تولیدکنندگان سلول‌های خورشیدی به سرعت استفاده از بور را کنار گذاشتند و به گالیوم روی آوردند. این تغییر ناگهانی، توسعه فناوری (PERC) را به شکل چشمگیری سرعت بخشید.

با این حال، توسعه فناوری «n-type TOPCon»، استفاده از گالیوم در تولید سلول‌های فتوولتائیک را کاهش داده و آینده بازار این فلز را به شدت تیره و تار کرده است. سهم ماژول‌های خورشیدی «p-type PERC» در بازار رو به کاهش است و ماژول‌های «n-type TOPCon» به سرعت در حال جایگزینی آن‌ها هستند.

این تحول تکنولوژیک، علاوه بر دگرگونی بازار ماژول‌های خورشیدی، کاهش چشمگیری را در تقاضا برای گالیوم که زمانی عنصر حیاتی در تولید سلول‌های فتوولتائیک بود، به دنبال داشته است.

انتهای پیام//