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

Før sommerferien vil det vere installert ny smart straummålar i fire av fem norske heimar. I god tid før året er omme, vil stort sett alle hus og hytter ha fått ny AMS-målar.
Fredag, 22 juni, 2018 - 09:20
Tussa Kraft AS overtar Statkrafts 49 % eierandel i energiselskapet Istad AS i Møre og Romsdal. Statkraft overtok eierandelen i forbindelse med kjøpet av Trondheim Energiverk i 2002. De resterende eierandelene i Istad eies av Moldekraft AS (17 %) og Molde kommune (34 %).
Fredag, 22 juni, 2018 - 09:26
Helgeland kraft setter ned nettleien for husholdninger og næringsliv fra 1. juli og ut året.
Torsdag, 21 juni, 2018 - 09:43
NVE har bygd flaum- og erosjonssikring for å betre tryggleiken i Odda. Torsdag 21. juni vart sikringsanlegget overlevert til Odda kommune.
Fredag, 22 juni, 2018 - 09:33
Styret i Energi21 har lagt frem sin fjerde nasjonale strategi for forskning, utvikling, demonstrasjon og kommersialisering av ny klimavennlig energiteknologi.
Onsdag, 20 juni, 2018 - 10:00
Styret i Opplandskraft DA har vedtatt å investere 900 millioner kroner til utbygging av Tolga kraftverk i Tolga kommune. Eidsiva skal bygge og drifte kraftverket.
Tirsdag, 19 juni, 2018 - 09:47
Store investeringer i transmisjonsnettet gjør at Statnett øker nettleien til nettselskapene som i sin tur overfører strømmen til forbrukerne. I slutten av juni skal Statnett behandle en ny nettleiemodell som gjelder fra 2019.
Onsdag, 20 juni, 2018 - 09:48
- Regjeringen har gitt Avinor i oppdrag å utvikle et program som skal legge til rette for introduksjon av elektriske fly i kommersiell luftfart. Det var en stor opplevelse å få bli med på denne flygningen og se at vi er i gang med utviklingen av framtidens luftfart, sier samferdselsminister Ketil Solvik-Olsen.
Tirsdag, 19 juni, 2018 - 09:54
Fredagskommentar:
Fortsatt er den landbaserte energibransjen til de grader mannsdominert. Det er langt mellom kvinner i ledende posisjoner, men det er flere gode grunner til å tro at det ikke for evig og alltid vil være slik.
Fredag, 22 juni, 2018 - 16:41
I dag er det offisiell åpning av RENs sjøkabellager på Stord. Lageret inneholder 70 kilometer sjøkabel og er finansiert av sjøkabeleierne innenfor NVEs ordning for beredskapsmateriell.
Torsdag, 21 juni, 2018 - 09:37
I april sendte NVE forslag om å utsette fristen for splitting av felles kunde- eller måleverdidatabase for nettdrift og kraftsalg. Etter å ha vurdert innspillene til forslaget, vedtar NVE å utsette fristen til 1. januar 2021.
Torsdag, 21 juni, 2018 - 09:49
Sammen med forskningspartnere har Statnett utviklet en aluminiumsmast til bruk i det norske sentralnettet. Masten gir om lag halvparten av CO2-utslippet til en stålmast, når både produksjon og resirkulering blir med i regnestykket.
Onsdag, 20 juni, 2018 - 09:54
I forrige uke ble det tatt nok et stort skritt i retning av et europeisk kraftmarked. Med nye muligheter for å handle på tvers av grensene, åpnes nye muligheter for et kraftsystem med bedre balanse.
Mandag, 18 juni, 2018 - 09:49
OED har fattet vedtak i ni vannkraftsaker i Troms, Nordland, Trøndelag, og Sogn og Fjordane. Tre har fått ja, mens seks har fått nei.
Fredag, 22 juni, 2018 - 09:43
Severin Roald (42) blir ny direktør for kommunikasjon og myndighetskontakt i Statkraft. Han kommer fra stillingen som kommunikasjonsdirektør i Telenor-konsernet.
Onsdag, 20 juni, 2018 - 10:06
OED har stadfestet NVEs vedtak om å gi konsesjon til Norsk Miljø Energi AS til å reetablere Lindesnes vindkraftverk i Lindesnes kommune, Vest-Agder.
Torsdag, 21 juni, 2018 - 09:54
Lyn kan være livsfarlig hvis det kommer for nær og slår ned i det elektriske anlegget. Men det er noen forholdsregler du kan foreta for å sikre elektriske apparater og redusere faren for brann i boligen din.
Mandag, 18 juni, 2018 - 09:53
- BKK har vært en driver i utviklingen av et klimavennlig energisystem i 100 år. Den rollen ønsker vi å ha fremover også. Sol er i sterk vekst globalt og teknologien blir stadig mer effektiv og lønnsom. Det gjør sol interessant også i Norge. Nå åpner vi vårt første solenergianlegg og markerer samtidig at vi satser kommersielt på sol på Vestlandet, sier konsernsjef Jannicke Hilland.
Tirsdag, 19 juni, 2018 - 10:01