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

Energiforbruket til en halv million husstander. Så mye forsvinner på veien fra produsentene til oss forbrukere. Men noe kan gjøres.
Onsdag, 11 juli, 2018 - 18:29
Agder Energi er tildelt den prestisjetunge prisen "Innovative Star of Energy Efficiency; Power Generation & Supply Award". Konsernet får prisen sammen med Microsoft for et pilotprosjekt som skal bidra til å skape effektive, fleksible og intelligente strømnett for fremtiden.
Mandag, 16 juli, 2018 - 12:50
Den danske energiklagenemnden har besluttet at Statnett og Energinet fortsatt kan reservere kapasitet til utveksling av systemtjenester på kabelforbindelsen mellom Danmark og Norge.
Mandag, 16 juli, 2018 - 12:57
Med jobber lokalisert i Oslo sentrum, tok bil og parkering for lang tid for Infrateks montører. Løsningen ble el-sykkel som fremkomstmiddel for en mer effektiv og miljøvennlig arbeidsdag.
Tirsdag, 17 juli, 2018 - 12:03
Den 6. juli annonserte EU at prosjektet +CityxChange er godkjent som “Smart City” fyrtårnsprosjekt. Powel er partner i prosjektet og skal bidra til at Trondheim som fyrtårnsby blir en energismart by. Prosjektet har en ramme på 20 millioner euro og teknologien skal demonstreres i inntil fem europeiske byer. Prosjektet ledes av NTNU.
Mandag, 16 juli, 2018 - 13:09
Helgeland Kraft Vannkraft har ikke hatt noen skader som har ført til fravær siden 2008. – Jeg føler jeg har en trygg arbeidsplass, sier verneombud Øystein Pettersen.
Tirsdag, 17 juli, 2018 - 11:58
Det uvanlige tørre og varme været vedvarer, og skaper alvorlige konsekvenser for matproduksjonen og fôrsituasjonen i Innlandet.
Torsdag, 12 juli, 2018 - 14:21
Stadig flere steder langs kysten kan skip ved kai motta strøm fra land. Nå gir Enova støtte til 11 nye landstrømprosjekter i havner fra Arendal i sør til Tromsø i nord. Selskapet utlyser samtidig en ny runde med støtte, men varsler også at dagens støtteordning nå skal evalueres.
Fredag, 13 juli, 2018 - 11:48
Fredagskommentar:
Det finnes en tid for alt. Akkurat nå er det tid for å nyte. Med sommersol i ansiktet trykker de ansvarlige for denne nettavisen forsiktig på bremsen. Vi går i feriemodus.
Fredag, 29 juni, 2018 - 10:57
I tøff europeisk konkurranse har Trondheim og NTNU blitt plukket ut av EU til å lede an i utviklingen av europeiske energismarte byer.
Mandag, 9 juli, 2018 - 13:46
LS Cable & System er tildelt kontrakten for produksjon og installasjon av strømkabler i forbindelse med det nye Sotrasambandet. Kontrakten mellom BKK Nett og den sørkoreanske leverandøren har en verdi på 100 millioner kroner.
Torsdag, 12 juli, 2018 - 14:16
OED har fått til vurdering en utredning om fremtidig energiforsyning på Svalbard.
Mandag, 9 juli, 2018 - 13:50
Kjerneteknologier og ABB AbilityTM-løsninger vil integrere vindkraft fra Hornsea II til kraftnettet i Storbritannia og gi strøm til over 1,3 millioner boliger.
Fredag, 13 juli, 2018 - 11:42
Ved å samle Norges nest største kraftprodusent E-CO Energi og Norges største nettselskap Hafslund Nett, har eieren Oslo kommune skapt Norges ledende integrerte kraftkonsern.
Torsdag, 5 juli, 2018 - 11:26
Kraftprisene i Norge lå i snitt 33 prosent høyere i år, sammenlignet med andre kvartal 2017. Lite nedbør er hovedårsaken til prisoppgangen. Prisen på kull, gass og CO2-utslipp har også økt, og det gjør at eventuell import av kraft blir dyrere for norske strømkunder.
Tirsdag, 10 juli, 2018 - 18:25
19 leiligheter som ligger sentralt i Stavanger blir i august piloter for EU-prosjektet Invade. Med tre solide batterier som skal lagre strøm fra solcellepanel, vil beboerne kunne lade elbilene sine med egenprodusert strøm, og trolig også få overflødig strøm som de kan velge hvordan de vil benytte.
Tirsdag, 10 juli, 2018 - 18:37
Kraftprisene i Norge lå i snitt 33 prosent høyere i år, sammenlignet med andre kvartal 2017. Lite nedbør er hovedårsaken til prisoppgangen. Prisen på kull, gass og CO2-utslipp har også økt, og det gjør at eventuell import av kraft blir dyrere for norske strømkunder.
Mandag, 16 juli, 2018 - 13:05
Hafslund oppnådde et resultat etter skatt i 2. kvartal 2018 på 124 millioner kroner, mot 137 millioner kroner i samme kvartal i fjor. Høye kraftpriser, høy investeringsaktivitet, 18.000 nye kunder mot fjoråret, og lavere driftskostnader preger kvartalet.
Torsdag, 12 juli, 2018 - 14:35