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

Fredag morgen mellom kl 0800 og 0900 ble det satt ny produksjonsrekord for strøm i Norge. Den nye rekorden er på 27 513 megawattimer (MWh).
Fredag, 14 desember, 2018 - 15:11
Lofotkraft planlegger å investere 290 MNOK i 2019. Det vedtok konsernstyret på fredag.
Mandag, 17 desember, 2018 - 09:23
Desember er en måned med høye strømkostnader for vanlige husholdninger. Litt avhengig av hvor man bor i landet utgjør strømforbruket i desember 12 prosent av årsforbruket.
Mandag, 17 desember, 2018 - 09:41
Equinor er tildelt én av de tre lisensene som inngikk i amerikanske myndigheters salg av vindlisenser utenfor kysten av delstaten Massachusetts USA .
Mandag, 17 desember, 2018 - 09:33
I 2017 kjøpte nettselskapa varer og tenester til eigen nettverksemd frå andre selskap med eigarsamband til nettselskapet, for totalt 2,9 mrd kr. NVE fører tilsyn med at slike kjøp er basert på konkurranse.
Tirsdag, 11 desember, 2018 - 09:48
Etter mange år med oppgang så faller tilfredsheten og lojaliteten til norske strømforbrukere markant. Et år med relativt høye strømpriser, mye vær og mange strømbrudd har bidratt til at tilfredsheten med kraftleverandørene nå er tilbake på nivået fra 2013. Også nettselskapene i Norge må notere seg en solid tilbakegang fra i fjor.
Mandag, 10 desember, 2018 - 10:07
Småkraft og Nordkraft har inngått en avtale der Småkraft kjøper kraftverkene Ritaelva og Sveingard i Tromsø kommune, og Nordkraft skal stå for utbygging og drift. Dette er et partnerskap som er vinn-vinn for begge parter.
Onsdag, 12 desember, 2018 - 08:52
Styret i Energi Norge har konstituert Knut Kroepelien som administrerende direktør fra 1. januar. Kroepelien er i dag direktør for marked og kunder i Energi Norge.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:36
Fredagskommentar:
I flere år har energiselskapene kunnet glede seg over stadig mer tilfredse kunder. Nå er tendensen snudd. Kundetilfredsheten er igjen på nedadgående kurve.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:53
Tussa Kraft AS (Tussa) har inngått avtale om å selje delar av aksjeposten sin i Istad AS til Kommunal Landspensjonskasse (KLP). Etter salet vil Tussa eige 36 prosent av aksjane i Istad AS og KLP eige 13 prosent av aksjane i Istad AS.
Onsdag, 12 desember, 2018 - 08:58
Mye nedbør, milde temperaturer og godt med vind har preget det kortsiktige kraftmarkedet sist uke.
Torsdag, 13 desember, 2018 - 10:34
Statkraft i Tyskland har inngått en avtale med Daimler-konsernet om leveranse av fornybar kraft til fabrikkene som skal produsere Mercedes-Benz EQC og batteriene til bilen. Kraftleveransene er basert på 100 prosent fornybar energi fra seks tyske vindparker.
Torsdag, 13 desember, 2018 - 10:19
Med 24 ladepunkter er dette den desidert største ladestasjonen Infratek har bygget for kunden Grønn Kontakt.
Onsdag, 12 desember, 2018 - 09:09
Tysvær Kommune og Haugaland Kraft inngår forsknings- og utviklingssamarbeid rundt teknologi for smarte samfunn.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:48
I julehøytiden er millioner av elektriske og levende julelys tent, og det øker brannfaren i norske hjem. Hafslund Nett har noen råd du bør følge.
Fredag, 14 desember, 2018 - 12:51
OBOS Energi AS og Fortum Oslo Varme AS går sammen om et nytt selskap som skal levere miljøvennlige, bærekraftige og fleksible lokale energiløsninger for varme og kjøling til OBOS-prosjekter i Oslo-regionen.
Fredag, 14 desember, 2018 - 08:28
Aldri før har Lyse hatt et så høyt antall pågående prosjekter på en gang. Listen teller nå rundt 950 små og store prosjekter, der strømforsyning til nytt sykehus er ett av dem.
Torsdag, 13 desember, 2018 - 10:28
Alle nettselskap tilknyttet Elhub skulle innen 1. desember ha gjennomført daglig rapportering av timeverdier til Elhub med korrekte data for minst ett døgn.
Tirsdag, 11 desember, 2018 - 09:42