Blyfrie og billigere solpaneler

Bly og sølv er to av komponentene som skaper hodebry i dagens produksjon av solcellepaneler. Bly er en viktig komponent i konvensjonelt loddetinn, men utgjør også en alvorlig miljøtrussel både under produksjonen og ikke minst når panelene en gang skal skrotes.

Det finnes blyfritt loddetinn, men da må sammenføyningstemperaturen økes fra rundt 220 til rundt 250 grader celsius. Det krever mer energi, og tilfører mer mekanisk stress på de tynne solcellewaferne. Loddetinnet vil dessuten fremdeles inneholde flussmidler som skal sørge for maksimal binding til overflaten, noe som krever svært mye rengjøring og vedlikehold av sammenføyningsutstyret.

Et annet alternativ er å bruke ledende lim. Sølvbasert lim kan brukes på lavere temperaturer, litt over 100 grader celsius, og påfører sammenføyningsmaskineriet et svært mye mindre vedlikeholdsbehov. Men sølv er dyrt, og dessuten heller ikke helt heldig i miljøsammenheng.

Columbi egg

Det er her bedriften Conpart på Gjelleråsen rett nord for Oslo kommer inn med det de mener er et columbi egg. Med tolv ansatte, der ni jobber direkte med utviklingen av teknologiske løsninger, har de i over ti år spesialisert seg på å bruke såkalte ugelstadkuler (se faktaboks) til spesialanvendelser innen elektronikkindustrien.

I denne sammenhengen belegger de ørsmå polymerkuler med sølv, som kan blandes inn i konvensjonelt lim. Kulene til dette formålet er ned mot 10 mikrometer små, og helt nøyaktig like i størrelse. Resultatet blir en reduksjon av sølvforbruket med opptil 95 prosent, samtidig som sammenføyningstemperaturen er like lav og konduktiviteten er like god som ved konvensjonelt sølvbasert lim. Limet bidrar dessuten til at solpanelprodusentene kan bruke enda tynnere silisiumwafere, siden lim med sølvbelagte ugelstadkuler bidrar til å redusere den mekaniske påkjenningen på waferne under montasje. Polymerkulene bestiller de fra andre leverandører.

Daglig leder Tom Ove Grønlund hos Conpart AS kan ikke gi noe eksakt tall på hvor stor reduksjon i kostnadene deres teknologi kan bidra med i produksjonen av solcellepanelene.

– Men med nærmere 95 prosent mindre sølv, tynnere wafere, lavere energiforbruk og redusert vedlikeholdsbehov med langt færre stopp for rengjøring, sier det seg selv at reduksjonen blir betydelig.

Samarbeider med limprodusenter

Conpart har i flere måneder samarbeidet med flere store, internasjonale produsenter av industrilim, som også leverer til solcelleindustrien. Conpart leverer sølvbelagte ugelstadkuler, mens limprodusentene jobber for å implementere kulene i sine limprodukter for å finne den ideelle kjemiske sammensetningen som opprettholder den kvaliteten som de krevende solpanelprodusentene vil ha.

– Vi jobber iherdig for å lande en kontrakt med minst én produsent, sier Grønlund.

Da vil de sette opp en produksjonslinje i tilknytning til lokalene de nå sitter i på Lahaugmoen på Gjelleråsen.

– Innen et halvår vil vi kunne etablere en pilotproduksjon på noen titalls kilogram hver måned. Om alt går etter planen, kan vi deretter kunne skalere opp til en liten fabrikk i løpet av 12 til 18 måneder, med produksjon i industriell skala, sier Grønlund.

Det er en virksomhet med lite manuell, men desto større intellektuell innsats.

– Selv om dette blir riktig stort, kan det fortsatt være mulig å beholde produksjonen i Norge og levere til limprodusenter i hele verden, mener Grønlund.

Conpart får støtte av Forskningsrådet og Innovasjon Norge til å utvikle dette produktet, som er det siste i en lengre rekke anvendelser rettet mot elektronikkindustrien som de har stått bak de siste drøyt ti årene. Grønlund vet ikke akkurat hva utviklingen av akkurat denne anvendelsen har kostet, men forteller at budsjettet for selskapet med tolv ansatte er på rundt 15 millioner kroner årlig.

– Når dette skal industrialiseres, vil behovet for kapital øke betydelig. Våre eiere har stor tro på at ugelstadkuler kan bli en like stor suksess innen elektronikk og elektrotekniske anvendelser som innen medisin, sier han.

Bakvei inn

Selv om denne industrien er konservativ, den svært ivrig etter å redusere kostnadene i konkurransen med andre fornybare energikilder. Svært mange vil dessuten redusere bly fra industriell produksjon til et minimum, ikke minst i Asia der så å si alle produsentene av solceller befinner seg. Da kan en «bakvei» inn på markedet via etablerte underleverandører – de som leverer limet – være en farbar vei.

– EU har lagt svært strenge restriksjoner på bruk av blyholdig loddetinn i elektronikkproduksjonen, men har dessverre gjort et unntak for solpanelindustrien. Men dette er politikk, og det kan fort endre seg til vår fordel når EU ser at fullverdige alternativer kommer opp, håper Grønlund.

Lovende

FoU-direktør Ole Grimsrud hos Scatec, som blant annet eier solenergiselskapet Scatec Solar, synes Conparts idé høres veldig lovende ut.

– Sølv er en svært viktig kostnadskomponent i de ferdige solcellepanelene. Om det nye limet har like god ledningsevne og mekaniske egenskaper som konvensjonelt ledende lim, kan dette bli et produkt med et betydelig kommersielt potensial, tror han.

UGELSTADKULER

• På 1970-tallet oppfant den norske sivilingeniøren John Ugelstad (1921–1997) ved SINTEF en fremstillingsmetode for å lage mikroskopiske kuler av polymer (plast), prikk like i størrelse (monodisperse).
• Oppfinnelsen fikk navnet ugelstadkuler. De kan lages i hvilke som helst størrelser, og gis forskjellige egenskaper avhengig av hvilken type polymer som benyttes.
• Ugelstadkuler har dannet grunnlaget for en rekke industriprodukter, spesielt innen medisin.