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

Sogn og Fjordane fylkeskommune har trukket BKK inn i en rettssak som burde vært avvist av tingretten. For å omgå forkjøpsretten til SFE-aksjene har fylkeskommunen konstruert en hypotetisk transaksjonsmodell, og benytter rettsvesenet som utredningsinstans.
Tirsdag, 13 november, 2018 - 08:11
Lyse kjøper nettvirksomheten til Forsand Elverk. Avtalen ble signert mandag 12. november og overtakelse vil skje ved nyttår.
Tirsdag, 13 november, 2018 - 08:29
Siva, Norges Forskningsråd og Innovasjon Norge offentligjorde i slutten av forrige uke hvilke miljøer som blir tatt opp i klyngeprogrammet Norwegian Innovation Clusters.
Mandag, 12 november, 2018 - 09:26
Skagerak Kraft AS har fått avslag på søknad om utbygging av Vinda kraftverk i Valdres.
Fredag, 9 november, 2018 - 09:09
Hvordan skal befolkningen i Longyearbyen sikres lys og varme når kullkraftverket må stenge om få år? Statkraft foreslår å bruke fornybar hydrogen, produsert med vindkraft i Finnmark og fraktet med båt til Svalbard.
Mandag, 12 november, 2018 - 09:21
Høstens kull fra Trainee Sør har gjennomført sine første måneder i Agder Energi. Hva har de jobbet med? Hvordan har overgangen til arbeidslivet vært og hvordan har arbeidsgiveren deres taklet "livet med ny trainee"?
Mandag, 12 november, 2018 - 09:16
ABB og ZERO lanserer et notat som viser hva storskala havvind kan bety for utslippskutt og næringsmuligheter.
Torsdag, 8 november, 2018 - 09:13
Styret i Akershus Energi har med beklagelse akseptert at konsernsjef Jørn Myhrer benytter sin avtale om fratreden fra 62 år.
Tirsdag, 13 november, 2018 - 08:21
Fredagskommentar:
Knapt noe er meg mer nært og uunnværlig enn mobiltelefonen. Uten den innen rekkevidde er det noe vesentlig som mangler. På godt og vondt er den styrende for det meste i livet mitt. Hvordan påvirker dette hvem jeg er og det sosiale fellesskapet som jeg er en del av?
Fredag, 9 november, 2018 - 09:34
Svakere energipriser globalt kan være et resultat av noe mer pessimistiske utsikter for verdensøkonomien.
Torsdag, 8 november, 2018 - 09:05
- Energisystemet er inne i og står overfor betydelige omstillinger. Statnett har så langt investert i tidskritiske kapasitetsforbedringer som samfunnet vil nyte godt av i årene som kommer, uttalte Statnetts styreleder Jon Fredrik Baksaas på Høstkonferanse.
Onsdag, 7 november, 2018 - 08:49
BKKs resultat hittil i år er på 1 299 millioner kroner. Det er 628 millioner kroner høyere enn på samme tid i fjor. Også for tredje kvartal dobles resultatet sammenlignet med tilsvarende periode i 2017, noe som gir et godt grunnlag for videre satsing på elektrifisering og grønn omstilling.
Torsdag, 8 november, 2018 - 08:59
Effektivitet, bransjesamarbeid, nett i Nord-Norge og nettkostnader. Det var noen av temaene Toini Løvseth og Wenche Teigland tok opp med Auke Lont under Statnetts Høstkonferanse.
Fredag, 9 november, 2018 - 09:18
Som første nettselskap i verden inngår BKK Nett en avtale med Siemens om å bygge en ny 132 kV transformatorstasjon med helt ny miljøvennlig teknologi. – Vi er i front med å utvikle og ta i bruk ny teknologi, og det er jeg stolt av, sier Wenche Teigland, adm. direktør i BKK Nett.
Fredag, 9 november, 2018 - 09:27
NTNU i Trondheim skal lede programmet for vannkraftforskning i den europeiske alliansen for energiforskning, EERA (European Energy Research Alliance). Programmet på vannkraft omfatter, så langt 25 universiteter og forskningsinstitusjoner i tretten europeiske land.
Torsdag, 8 november, 2018 - 08:54
I desember fyrer Skagerak Energi av den første dynamittsalven i Grunnåi kraftverk. Stasjonen får et ekstra aggregat og øker produksjonen med over 20 prosent.
Mandag, 12 november, 2018 - 09:30
Fosen Vind DA har inngått kontrakt med Nettpartner AS som entreprenør for nettilkoblingen av Harbaksfjellet og Kvenndalsfjellet vindparker i Åfjord.
Onsdag, 7 november, 2018 - 09:01
For sitt innovative arbeid med tegningsløse prosjekter og spillteknologi, har Norconsult blitt tildelt den digitale innovasjonsprisen GeoBIM Leadership Awards. Prisutdelingen fant sted under GeoBIM-konferansen i Amsterdam 1. november.
Mandag, 5 november, 2018 - 09:24
Oluf Ulseth vil etter avtale med styret slutte i Energi Norge, der han har vært administrerende direktør siden 2011. Styret har bedt Ulseth fortsette i stillingen ut året og bistå i prosessene med overgang til en ny administrerende direktør.
Fredag, 9 november, 2018 - 08:54