Til hovedinnhold

Forskere i Foxy har hatt som mål å utvikle et "godt-nok-silisium" til produksjon av solceller. Ill.foto: Thor Nielsen

SINTEF har vært koordinator i det store programmet med det lange navnet: ”Development of solar-grade silicon feedstock for crystalline wafers and cells by purification and crystallisation”, forenklet “FoXy”.

Sammen med 10 andre deltakere fra ulike land i Europa har forskerne hatt som mål å utvikle et ”godt-nok-silisium” til produksjon av solceller.

Og resultatene har ikke uteblitt: Gjennom ulike delprosjekter og arbeidspakker, har forskerne i fellesskap greid å utvikle en ny og billigere type råmateriale for solcelleproduksjon. Og det beste av alt: Gjennom fullskala testing har de vist at den nye solcellemodulen oppnår samme effekt som en vanlig solcelle!


Mindre forurensning
- Vi er veldig stolte, sier Marisa Di Sabatino på SINTEF Materialer og kjemi. - Mange før oss har jobbet med solenergi, men resultatene våre er faktisk ganske viktige.

Ambisjonen i programmet har hele tiden vært at et nytt materiale skal kunne gjøre kommende solceller minst like effektive som dagens på en billigere måte.

- Vi har gått ut fra metallurgisk silisium som har cirka 1 % forurensing – noe som ikke er bra for solcellebruk. Vi har både jobbet med å få mindre forurensinger i det metalliske silisiumet, og å få ned forurensingene som allerede er der ved hjelp av for eksempel varmebehandling, forklarer Marisa Di Sabatino.

 

Direkte rute
Forskningsgruppen har greid å korte ned den lange produksjonsprosessen som de fleste solcelleprodusenter kjører i dag, gjennom å benytte en enklere og mer direkte rute i framstillingen. Dette har de oppnådd ved å ta i bruk et spesialsmelteverk og en ovn som fjerner karbonrester. Forskerne utnytter rein karbon som forurenser silisiumet langt mindre enn koks/kull – pluss svært rein kvarts hentet fra Nordland. Denne ruten er mye billigere og energi-effektiv enn standard kjemiprosess.

- Med dagens solceller vil den energien som har gått med i produksjonsprosessen, gjenbetale seg etter to år. Med de nye solceller materialer, vil dette kunne skje etter seks måneder, sier Di Sabatino.

Fosker Marisa Di Sabatino ved SINTEF er fornøyd med resultatene i Foxy.

 

Forstå sammenhenger
Forurensing i silisium gir problemer. For eksempel kan resirkulert silisium fra industri ha bor/fosfor i seg som kan endre de elektriske egenskapene til materialet. Andre forurensinger kan for eksempel føre til dannelse av dårlige partikler slik at man får dårligere kvalitet av solpanel på tak.
Men prosjektgruppa konkluderer likevel med at selv om det er forurensninger til stede, kan man få fram gode egenskaper i materialet med hjelp av spesielle prosedyrer for å fjerne eller redusere disse forurensninger. Det gjelder bare å forstå hvordan ting henger sammen, så kan det gjøres bedre. Og resultater fra FoXy har hjulpet forskere  til å forstå bedre hva som skjer.

I FoXy har forskerne for eksempel utviklet et patent der man har kommet fram til en ny og mer stabil ”passivering” prosess– en høytemperatur behandlingsprosess for å beskytte overflaten på solcellene. Dette gir solceller høyere effektivitet og mer stabilitet mot temperatur.


Celleegenskaper
Et godt materiale er viktig, men enda viktigere er solcellene selv.
Gjennom arbeidet i programmet FoXy har forskerne laget moduler med nye måter å sette cellene sammen på. Vanligvis er solcellene satt sammen med n (-) og p (+) type silisium vannrett mot hverandre. Nå blir de plasserte loddrette i panelet. Dette er plassbesparende, man får inn flere celler og risikerer mindre av tekniske feil.

Arbeidet til forskerne i FoXy munnet ut i fullskala tester av de nye solcellemodulene. Og resultatene var gledelige. I tillegg til at de nye cellene var mer robuste, oppnådde de samme effekt som ved en vanlig solcelle.

- Og de vil også bli billigere, forteller Di Sabatino. - Forskningspartene i FoXy har som mål at når de nye solcellene kommer i produksjon, skal de bli 1 euro billigere per watt.

Nå er programmet avsluttet, men forskerne har håp om en videreføring. I så fall vil arbeidet få fokus på tynnere wafere. I dag er tykkelsen på 180-200 mikrometer. Målet er en halvering. Med dette kan man spare verdifullt materiale. Utfordringen ligger i håndteringen. Materialet må være så sterkt at det kan kuttes uten å knekke.

-Dette er tema for ett nytt prosjektforslag som vi  nettopp har sendt  inn til Brussels for et EU prosjekt sammen med åtte andre partnere,og vi krysser fingrene for at vi får det, sier Di Sabatino.