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

Magasinfyllingen har økt de to siste ukene, men kraftmarkedet er fremdeles i en underskuddssituasjon. Etter NVEs syn er det likevel ikke fare for forsyningssikkerheten neste vinter.
Torsdag, 16 august, 2018 - 10:10
NVE har gjort analyser som viser at strømprisen kunne vært 2-3 ganger høyere på vinteren selv med normale nedbørsmengder dersom vi ikke hadde vært koblet til det europeiske kraftmarkedet via overføringsnettet.
Torsdag, 16 august, 2018 - 09:40
Enova og Norsk Industri signerte 15. august en samarbeidsavtale med målsetting om økt innovasjon, reduserte klimagassutslipp og styrket forsyningssikkerhet i industrien. Samarbeidet skal bidra til at industrien utvikler og tar i bruk ny teknologi, øker sin kompetanse og gjennomfører investeringer som øker energieffektiviteten og reduserer utslippene av klimagasser.
Fredag, 17 august, 2018 - 08:33
Vi har 5000 km med vannkrafttunneler i Norge, nå skal forskerne i HydroCen finne ut hvor lenge de kan vare og om de har en holdbarhetsdato.
Onsdag, 15 august, 2018 - 09:44
Den europeiske nettutviklingsplanen 2018 viser at omfattende investeringer i kraftsystemet er nødvendig, både for å nå klimamålsetninger og for å ivareta en akseptabel forsyningssikkerhet.
Tirsdag, 14 august, 2018 - 09:52
Nettpartner har inngått avtale med Stangeland Maskin AS som underentreprenør for elektroarbeid inklusive kabelføringer i Guleslettene Vindpark. Videre skal Nettpartner bygge en 132 kV kraftlinje for Sogn og Fjordane Energi Nett (SFE Nett).
Onsdag, 8 august, 2018 - 09:31
NVE rår OED til å ikkje gje Sunnhordland Kraftlag løyve til Opo kraftverk med flaumtunell i Odda i Hordaland.
Onsdag, 15 august, 2018 - 09:32
Det nye konsernet Hafslund E-CO ble etablert 4. juli i år. Det nyoppnevnte styret i Hafslund E-CO AS ansatte Finn Bjørn Ruyter som konsernsjef. Nå er den nye konsernledelsen klar.
Fredag, 17 august, 2018 - 08:28
Fredagskommentar:
På slutten av forrige uke fikk deler av Østlandet en påminnelse om det uberegnelige været. Kraftig vind gjorde blant annet 40 000 kunder i nettområdet til Hafslund strømløse. Utover høsten og vinteren er det gode grunner til å holde på hatten. Og ikke minst; ta høyde for en beredskap som kan håndtere mer ekstremvær.
Fredag, 17 august, 2018 - 08:23
OED vil tilby Fortum Oslo Varme tilskudd til forprosjektering av CO2-fangst på energigjenvinningsanlegget på Klemetsrud.
Mandag, 13 august, 2018 - 10:02
Aluminiumselskapet Hydro har kjøpt 34% av Njordr, et selskap som skal utvikle landbaserte vindkraftprosjekter i Norge og Sverige.
Onsdag, 8 august, 2018 - 09:36
Norge er 51 % elektrifisert. Dårligst er transportsektoren, som til tross for en økende andel elbiler kun er 6 % elektrisk. Best i klassen er byggsektoren og energisektoren, hvor hele 81 % av energien kommer fra elektrisitet. Det viser en fersk oversikt over elektrifiseringsgraden i Norge som Bellona har utarbeidet sammen med Elektroforeningen (EFO). De to organisasjonene mener Norge kan bli verdens første helelektriske samfunn.
Torsdag, 16 august, 2018 - 09:30
Kommentar:
- Selv i Norge som er et av verdens mest egalitære land, var det ikke slik at elektrifiseringen startet med de fattigste, og til slutt også nådde frem til statsministeren, skriver Kjell Roland i Norfund. Han fortsetter debatten om hva som er riktige prioriteringer i energibistanden.
Torsdag, 9 august, 2018 - 10:53
Fra høsten får elektro-elever ved syv videregående skoler gratis utstyr til opplæring i fremtidens teknologiske hjem – smarthus.
Mandag, 13 august, 2018 - 10:08
Elbilistene trenger overhodet ikke bekymre seg for ladekø. Som andre nettbrukere må de bare venne seg til selv å betale for oppgradering av nettet. Det sier Småkraftforeningas styreleder Lars Emil Berge etter at Elibilforeningens Christina Bu er ute og bekymrer seg for «ladeangst» blant elbileierne.
Onsdag, 15 august, 2018 - 09:51
Bare ett norsk område er blant de 500 mest forurensende globalt. I en studie plasserer Bærum seg på en 270-plass blant de mest forurensede byområdene.
Mandag, 6 august, 2018 - 09:55
Det varme og tørre høytrykket som har preget Norden i sommer har nå flyttet seg sørover mot Middelhavet. Det åpner for lavtrykkstrafikk inn i det nordiske kraftmarkedet og gir et etterlengtet påfyll av vannressurser.
Torsdag, 9 august, 2018 - 09:54
I Norge utgjør vannkraften hoveddelen av kraftforsyningen, og ressursgrunnlaget avhenger av nedbørsmengden. Nedbør og temperaturer har derfor alltid påvirket det norske kraftsystemet. De siste årene har stor nedbør gitt flomsituasjoner i flere deler av landet. I år har langvarig tørke gitt mindre vann til vannkraftverkene, og skapt utfordringer for landbruk og vannforsyning.
Tirsdag, 14 august, 2018 - 09:40
Etter vel 600 tunge løft og like mange spesialtransporter ble den siste av vindmøllene i Roan vindpark montert i går. Med sine 71 turbiner og 256 MW i effekt blir vindparken Norges største når den er helt ferdig før jul.
Tirsdag, 14 august, 2018 - 09:46