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

Hydro ber NVE sikre at Statnett får insentiver til å spare på linje med andre nettselskaper.
Torsdag, 25 april, 2019 - 09:43
IFEs styre har vedtatt at Jeep-reaktoren på Kjeller stenges.
Torsdag, 25 april, 2019 - 17:04
I over halvparten av tiden i 2018 overførte Statnett og Energinet kraft over Skagerrak uten at det var lønnsomt. Det tapte de 40 millioner kroner på.
Onsdag, 24 april, 2019 - 14:42
Equinors ønske om subsidier på 2,5 til 3 milliarder kroner sier noe om lønnsomheten til havvind, sa energiminister Kjell-Børge Freiberg på Stortinget, og advarte mot økte strømpriser.
Onsdag, 24 april, 2019 - 15:26
Laserbefaringen Agder Energi Nett har foretatt av linjenettet på Agder ved hjelp av helikopter har gitt enorme datamengder og bilder. Ved hjelp av avanserte analyseverktøy brukes nå informasjonen til en mere målrettet rydding langs linjenettet.
Onsdag, 24 april, 2019 - 09:46
Forskningsdirektøren i Statnett er urolig for at kraftbransjen er for passiv når det gjelder å sette inn FoU-ressurser mot utviklingen av cyber-truslene.
Tirsdag, 23 april, 2019 - 14:37
Nær en halv milliard kroner skal Hålogaland Kraft Nett investere i forbindelse med kampflybasen på Evenes og Hålogalandsveien i Nord-Norge. Det medfører et betydelig effektivitetstap for selskapet.
Torsdag, 25 april, 2019 - 13:31
Etter at AMS-utrullingen er fullført, står nye, tunge oppgaver for tur. Åtte nettselskaper Energiteknikk har vært i kontakt med, skal investere tre til fire milliarder kroner i 2019.
Tirsdag, 23 april, 2019 - 10:36
Fredagskommentar:
Vindkraft i Hammerfest-området og ny kraftlinje fra Skaidi kan gjør det lønnsomt for samfunnet å stenge gasskraftverket på Melkøya.
Fredag, 12 april, 2019 - 12:29
Energi Norge har vært en pådriver for at PILOT-E skal gi støtte til prosjekter som utvikler verdikjeder for hydrogen – nå er dette en av årets utlysninger.
Torsdag, 25 april, 2019 - 11:15
Ferjeselskapet Bastø Fosen investerer i batteriferge på sambandet Moss–Horten, med ladetårn i Horten.
Onsdag, 17 april, 2019 - 14:58
Miljø og bærekraft var viktig da Agder Energi Vannkraft skulle ha ny fjernstyring på dam Sandvatn i Fedavassdraget. Nå sørger fire solcellepaneler og to små vindturbiner for strøm nok til å kjøre tappeluka i den nye dammen.
Tirsdag, 23 april, 2019 - 14:12
Kundene i Danmark må selv betale for å bytte ut fasemålere med summasjonsmålere.
Tirsdag, 23 april, 2019 - 12:51
Statnett tester om helautomatiske droner kan overvåke anlegg og kraftledninger rundt om i Norge.
Onsdag, 24 april, 2019 - 11:24
Bislett stadion ble i 2018 Norges første idrettsanlegg med solceller på taket. Nå har den tradisjonsrike stadion også fått sitt eget anlegg for energilagring basert på gjenbrukte batterier fra kasserte elektriske biler.
Onsdag, 24 april, 2019 - 11:12
I uke fire steg strømprisen i Norge til sitt høyeste nivå siden vinteren 2010/11.
Onsdag, 24 april, 2019 - 09:14
Årets påske går inn i historiebøkene. Stekende sol, plussgrader og lite vind ga en drømmepåske. Men, det fine ferieværet har rammet ressursbalansen i Norden hardt.
Onsdag, 24 april, 2019 - 14:23
NVE har vurdert at ladetjenester for elektriske kjøretøy unntas omsetningskonsesjonsplikt. Tilbydere av ladetjenester trenger dermed ikke søke omsetningskonsesjon.
Onsdag, 17 april, 2019 - 10:35