Soilcellestrøm blir stadig billigere på grunn av kontinuerlig teknologiutvikling, som blant annet skjer i Norge. (Illustrasjonsfoto: Carl Attard from Pexels)

Robotsyn gjør solcelleproduksjonen mer effektiv

For å holde norske solceller på verdenstoppen når det gjelder kvalitet, trengs sensorer som kan se det usynlige.
Mandag, 14 mai, 2018 - 09:25

Av: Christina Benjaminsen, Gemini

– Prisen på solstrøm synker i et enormt raskt tempo, og overtar plassen som den billigste energiformen i flere og flere deler av verden, sier solcelleforsker John Atle Bones i SINTEF.

– Vi er på et økonomisk vippepunkt som lander i solcellenes favør. Gode eksempler på det er The Berkeley Energy Group and EDF Renewable Energy i USA som nylig la ned en kullgruve og etablerte en solcellepark på toppen av den, og i California ønsker myndighetene å gjøre solcelletak til standard for nye bygg, utdyper forskeren.

Perfeksjonerer utvelgelsen av råvarer

Det er utviklingen av både teknologi og produksjonsmetoder som har redusert prisen på de stadig mer populære solcellepanelene. Og det er nettopp teknologien og materialene Bones og kollegene forsker på. Nå vil SINTEF-forskerne ta i bruk roboter for å heve kvaliteten på sluttproduktet.

Å perfeksjonere produksjonen av såkalt monokrystallinsk silisium– materialet som er selve grunnlaget for solcellens evne til å produsere strøm har opptatt dette forskningsmiljøet i SINTEF i mange år. Nå har de rettet blikket – eller rettere sagt sensorene – mot den viktige kvartsdigelen (se faktaboks) som spiller en av hovedrollene i framstillingen av solceller.

– Jo bedre råmaterialer man har, jo mer effektive blir solcellene, og jo mer miljøvennlig strøm kan vi ta ut av dem. Derfor er det viktig at kvartsdieglene som brukes har topp kvalitet. I dag blir kvalitetskontrollen av dieglene gjort av det menneskelige øye. Men det har sine begrensninger, sier Bones, som leder prosjektet.

Robotoptikk, takk!

Roboten er utviklet av både SINTEF-forskere og et knippe studenter ved NTNU, og baserer seg på flere optiske sensorer som kan se mye som det menneskelige øye ikke klarer.

Den spesielle sensorpakken har gitt roboten både supersyn og detektiv-egenskaper: Kvartsdiglene består av ulike lag som er både reflekterende, transparente og har ulik  struktur. Skal man avsløre egenskaper, feil og mangler til dette produktet, må man med andre ord gå i dybden:

– Før vi bygget denne roboten studerte vi digelene for å finne sammenhengen mellom kvaliteten på dem og egenskapene til sluttproduktet; det monokrystallinske silisiumet. Da var vi ganske brutale, sier forskeren: Vi brukte rett og slett det vi kaller destruktive metoder. Det betyr å knuse, male opp og løse opp materialet med kjemikalier. Analysene fra dette arbeidet ga oss klare indikasjoner på hvilke egenskaper de ulike lagene digelen bør ha.

Nå har de altså lært opp roboten til å kjenne igjen mangler – uten at det går så mye som et støvkorn av den til spille. Kvartsdigelen kan gå igjennom en rask og svært nøye utvelgelsesprosess av SINTEFs nye robot, før den finner veien inn i smelteovnen. Der spiller den en av hovedrollene i krystalltrekkingen og dermed wafer-produksjonen.

– Diglene er typisk 50-70 cm store i diameter og veier 10 kilo. Det er derfor viktig å kunne utnytte dem på best mulig måte. Bruker man en digel med uønskede egenskaper må man noen ganger smelte materialet man har laget om igjen, forklarer forskeren.

Lasersyn og sensorer

Å finne en sensor som kunne gjøre alt forskerne ønsket seg, viste seg å være umulig. Derfor har de satt sammen flere – og fått de til å snakke sammen. En av de viktigste sensorene i dette systemet er konfokallyssensoren, ifølge forskeren.

Det er en sensor som baserer seg på lysets ulike fargespekter og bølgelengder i de ulike spektrene.

I tillegg brukes blant annet et høyoppløselig CCD -kamera; dette er et digitalt kamera som kan «se» på et svært detaljert nivå. Dette er igjen koblet opp mot maskinsyn for å finne små variasjoner i materialer som ikke skal være der.

Roboten posisjonerer seg også på rett sted rent fysisk:

– Noe av det vi måler er krumningen og tykkelsen på kvarts-digelen som har form som en bolle. Da må roboten stille inn «øynene sine» med rett vinkel for alle punktene den skal måle på. Dette er mulig ved å bruke flere avstandssensorer og gjøre noen beregninger. Beregningene gjør at roboten kontinuerlig korrigerer banen den beveger seg i, forklarer SINTEF-forskeren.

Deler gjerne teknologien

– Det er ekstra artig at vi klarte å realisere dette med begrensede midler og gjennom å samarbeide med NTNU-studenter som igjen har tatt både bachleor- og masteroppgaver på dette prosjektet, sier forskeren, som nå er klar til å dele den analytiske sensor-teknologien med andre som tror de kan ha nytte av den:

– Det hadde jo vært enda morsommere om noen leste denne saken og tenkte at «dette er akkurat det jeg trenger til mitt prosjekt». Mye av det vi har gjort her er overførbart til andre prosesser og råmaterialer sier forskeren.

Skulle du være en av dem som synes dette høres nyttig ut, er det altså bare å ringe John Atle Bones i SINTEF.

På forsiden nå

Hydrologiske beregninger viser at regulerte vassdrag bidro til å dempe flommene i Sør-Norge i oktober.
Torsdag, 18 oktober, 2018 - 09:56
Det er en dokumenterbar sannhet at kompetanseprofilen til norsk vannkraft ikke er som den en gang var. Men det finnes unntak. Turbinregulatorteknologi fra Hymatec Controls er blant den fremste i verden.
Torsdag, 18 oktober, 2018 - 10:24
56 prosent av Energi Norges medlemmer har i stor eller noen grad et udekket kompetansebehov. Elektro- og dataingeniører er mest etterspurt.
Fredag, 19 oktober, 2018 - 09:43
Søknadene som kom inn til søknadsfristen 12. september skal nå vurderes av internasjonale fageksperter. Vedtak om tildeling skal etter planen gjøres i midten av desember 2018.
Fredag, 19 oktober, 2018 - 09:48
Syv av ti nordmenn uttrykker bekymring for at samfunnskritiske funksjoner skal kunne slås ut av cyberangrep. Samtidig sier mer enn én av fire næringslivsledere at de ikke vet hva de skal gjøre hvis deres selskap blir angrepet. Nå går Telenor inn i et nytt marked som leverandør av sikkerhetstjenester.
Fredag, 19 oktober, 2018 - 09:54
Styrene i NTE og TrønderEnergi er enige om å etablere et felles midt-norsk nettkonsern, som blir Norges nest største nettselskap. KLP er i dag eier i TrønderEnergi Nett og blir også eier i det nye nettkonsernet.
Tirsdag, 16 oktober, 2018 - 09:07
Elbiler er bra for miljøet – men ikke for de som ikke ser. De sliter med å oppdage de stillegående kjøretøyene. Men norske forskere jobber med en løsning.
Onsdag, 17 oktober, 2018 - 10:19
For at produsentene av elektriske maskiner skal få tilgang til EUs indre marked kreves det samsvar med maskindirektivet og andre relevante direktiv. Maskinsikkerhetsnormen gir en metode som sikrer dette og er godkjent av EU kommisjonen. Norsk Elektroteknisk Komite (NEK) utgir nå en revidert utgave av normen som erstatter 2006 utgaven.
Onsdag, 17 oktober, 2018 - 10:14
Fredagskommentar:
TrønderEnergi Nett og NTE Nett har slått seg sammen og blitt til landets nest største nettkonsern. Selv om fusjonen var varslet løfter den ny oppmerksomhet rundt spørsmål knyttet til strømnettstrukturen her i landet.
Fredag, 19 oktober, 2018 - 10:09
«Regjeringa vil bruke meir avansert biodrivstoff og bygger opp under norsk produksjon». Overskriften er hentet fra framleggingen av statsbudsjettet for 2019.
Tirsdag, 16 oktober, 2018 - 09:58
Ni av ti husstander har nå fått installert automatisk strømmåler. Majoriteten av strømkundene er godt fornøyde med målerbyttet.
Mandag, 15 oktober, 2018 - 09:41
Vi ønsker at kundene våre skal spare strøm for å unngå høye strømregninger. Her er våre beste sparetips.
Tirsdag, 16 oktober, 2018 - 09:51
DSBs årlige kommuneundersøkelse bekrefter at kommunene jobber bra med samfunnssikkerhet, men kommunene må jobbe mer systematisk med klimaendringer.
Torsdag, 18 oktober, 2018 - 10:36
Skagerak Naturgass bruker navnene til begge eierne når de skifter navn til Air Liquide Skagerak. Sammen med blant andre Litra og Tine skal de vise at fornybar biogass er et minst like bra drivstoff som diesel.
Torsdag, 18 oktober, 2018 - 10:31
Tingretten har gitt Sogn og Fjordane fylkeskommune medhold i at fylkeskommunen kan overføre sitt eierskap i Sogn og Fjordane Energi (SFE) til kommuner i fylket, uten at det utløser forkjøpsrett.
Mandag, 15 oktober, 2018 - 09:48
Agder Energi er med i den nyopprettede norske delen av FNs Global Compact - verdens største næringsorganisasjon for samfunnsansvar. Organisasjonen jobber for at samfunnsansvar skal være en naturlig del av strategien til medlemsvirksomhetene.
Fredag, 19 oktober, 2018 - 09:59
Tussa sine vassmagasin er fulle eller snart fulle. Den siste veka har kombinasjonen snøsmelting og nedbør gitt tilsig til magasina på 250 % av normalen.
Onsdag, 17 oktober, 2018 - 10:07
I 1965 satte E-CO Energi i drift Usta kraftverk. Siden den gang er det gjennomført flere revisjoner. Nå tas det et omfattende oppgraderingsløft.
Mandag, 15 oktober, 2018 - 09:03