Fremtidens rene energi

Norsk metallurgisk industri er verdens fremste leverandør av råvarer for solceller. Høyren silisium er snart mangelvare. Norsk industri har som mål å bygge opp en nasjonal kompetanse innen utvikling og produksjon av solceller. Selve grunnlaget for dagens solceller er høyrene silisium biprodukter fra halvlederindustrien. De rundt 10 prosent av høyrent silisium som går til solcelleproduksjon, utgjør en betydelig fremstillingskostnad. Som verdens ledende silisiummetall-produsent er det norske metallurgiselskapet Elkem ASA også verdens største leverandør av råmaterialet silisium for produksjon av halvledere.

Utfordringer

– Utfordringene for dagens solcelleprodusenter er at etterspørselen etter solceller øker årlig med 25 prosent, mens den for halvlederindustrien er ca 10 prosent. Samtidig forbedres produksjonsprosessene, slik at tilgangen på materiale for solcelleindustrien reduseres. Dermed må vi finne alternative råvarekilder for de som fremstiller silisiumskiver for solcellepaneler. Dette er et arbeid Elkem deltar aktivt i, forteller Christian Dethloff som leder denne utviklingen i selskapet.

Gjennom mange år har Elkems metallurger, spesielt ved Elkem Bremanger og ved forskningssenteret i Kristiansand, samarbeidet med elektronikkindustrien og energiselskaper for å produsere best mulig råmaterialer. Elkem har gjennom disse nære samarbeidene tilegnet seg solid kunnskap om halvlederindustriens behov og materialteknologi tilknyttet dette.

Elkem arbeider med metallurgiske raffineringsteknologier. Gjennom flere prosesstrinn skal vanlig silisiummetall renses for kritiske urenheter. Målet er å utvikle kostnadseffektive råstoffer for solcelleindustrien.

I Norge har vi alltid vært flinke til å utnytte vannkraften til å produsere metaller, også silisiummetall. Den fornybare energikilden har vært grunnlaget for mye av vår velstand. Nå videreforedles vannkraften til igjen å bli brukt til fornybar energi, ved at silisiummetall fra Norge videreforedles til solceller som igjen gir fornybar energi. Kretsløpet er nesten sluttet: Fra solenergi til regn til vannkraft til silisium til solkraft, fremtidens rene energiform.

Tynnfilm

Sammen med Institutt for Energiteknikk, IFE, støtte fra Norges Forskningsråd og gjennom EUs 5. rammeprogram, arbeider Elkem med en tynnfilmprosess som de kaller Liguid Phase Epitaxi, LPE. I tillegg arbeides med et prosjekt basert på Continuous Vapour Deposition, CVD, i samarbeid med tyske og belgiske forskningsinstitusjoner.

Tynnfilmteknikken LSE viser svært lovende resultater for solcelleproduksjon. Prosjektet som ledes av dr. Cyrus Zahedi, har blitt gjennomført med godt resultat. – I vårt småskalaprosjekt kom vi frem til riktig teknisk løsning. Vi søker nå om mer penger slik at vi kan videreutvikle teknologien slik at den kan anvendes i industrielle løsninger, forteller Zahedi.

Bruk av tynnfilmteknologi vil gi tilnærmet samme energieffektivitet som ved bruk konvensjonelle multikrystalliske solceller. – Inntil 95 prosent av alt energiopptak skjer i det øverste laget på en silisiumbrikke. Vi har derfor utviklet en teknologi som krever høyrent silisium kun på det øverste 30 (meter av silsiumskiven. Vi ser for oss en utvikling som varer i to år før vi kan komme i prøveproduksjon, mens vi om fem år vil være i stand til å produsere i større skala, sier Zahedi.