Silisium, til venstre fra Dynatec-reaktoren, til høyre silisium fra en Siemens-reaktor.
Silisium, til venstre fra Dynatec-reaktoren, til høyre silisium fra en Siemens-reaktor. (Bilde: Joachim Seehusen)

Lager silisium 60 ganger raskere

Dynatecs patenterte reaktor lager silisium til solcellepaneler 60 ganger raskere enn med tradisjonelle metoder

I dag blir om lag 90 prosent av verdens behov for høyrent silisium produsert med Siemensreaktoren. Siden 2008 har askimbedriften Dynatec utviklet en ny og sterkt forbedret løsning. Prototypene var vellykket, nå er testene avsluttet og ingeniørene er godt i gang med å designe den industrielle versjonen.

– Vi ser på produksjonslokaler, og vi er i samtaler med leverandører av komponenter, bekrefter Werner Filtvedt hos Dyantec.

Varmhøsting

På forsommeren i fjor ble en forsøksreaktor montert på Institutt for Energiteknikk, IFE, på Kjeller i Akershus. For et drøyt år siden var denne reaktoren hovedoppslaget i Automatisering. Den lagde silisium 40 ganger raskere enn Siemensreaktoren.

Les saken her

Nå er prosjektet utviklet videre, og Dynatecreaktoren kan nå produsere 60 ganger raskere enn Siemensreaktoren.

Silisium

  • Et grunnstoff med kjemisk symbol Si, atomnummer 14, periode 3. Silisium er et halvmetall og en halvleder.
  • Silisium ble funnet i 1787, da trodde man det var en kjemisk forbindelse. Først i 1823 ble det identifisert som grunnstoff av svenske Jöns Jakob Berzelius, som ga det nye grunnstoffet sitt navn.
  • Silisium er det nest vanligste grunnstoffet i jord-skorpen etter oksygen og utgjør 25.7 vektprosent. Silisium finnes ofte forbundet med oksygen, blant annet som kvarts, Si02
  • Silisium benyttes mye i elektronikkindustrien og i solcellepaneler. 
  • Dynatec-reaktoren produserer silisium med en renhetsgrad på 99,99999999 prosent. Det som da står igjen er enkeltatomer som kan være nær sagt hva som helst, ofte oksygen.

Hovedprinsippet er ikke ulikt Siemensreaktoren. Silisiumholding gass, gjerne silan eller triklorsilan sendes inn i reaktoren. Prosessen skjer under høy varme som fører til at rent silisium blir skilt ut. Om man bruker en Siemensreaktor må prosessen stanses, reaktoren må kjøles ned og deretter kan silisiumet hakkes løs og tas ut.

Dynatec bruker en sentrifuge som slynger silisiumet ut, og det setter seg på ytterveggene. Derfra er det langt raskere og også enklere å høste. Det var denne versjonen Automatisering skrev om i fjor. Nå er det utviklet en automatisert løsning for varmhøsting av det høyrene silisiumet.

Det sparer mye energi, kjøling blir unødvendig og gjenoppvarming etter høsting redusert til et minimum.

– Også varmhøstingen er patentert, i tillegg til de øvrige fire patentene vi har på reaktoren. Jeg kan ikke opplyse om detaljer, men silisiumet er rødglødende når vi høster det og holder flere hundre grader. Løsningen er helt automatisert og skjer i oksygenfri atmosfære, sier Werner Filtvedt.

Les: Oshaug Metall vil heve støping til en ny divisjon

Fra to døgn til 15 minutter

Energifakta

  • Solen er 150 millioner kilometer fra jorden, og den stråler ut 383 000 000 000 megawatt.
  • Årlig gjennomsnittlig innstråling på jorden er 1.37 TW/km2. Jordens overflate er 510 072 000 km2 og mottar da 698 798 640 terrawatt engergiinnstrålling fra solen. 
  • Ifølge IEA var klodens totale energibruk 9425 millioner tonn oljeekvivalenter i 2014, opp fra 8979 millioner tonn to år tidligere. Dette er bare en brøkdel av hva solen leverer.
  • Av det totale forbruket kom 39,9 prosent fra olje, 18,1 prosent var elektrisitet, 15.1 prosent fra naturgass, 12.2 prosent fra biobrennstoff og avfall, 11,4 prosent fra kull, og 3.3 prosent fra andre kilder.
Kilder: IEA og Wikipedia

Han forteller at de var avhengige av å utvikle en slik løsning for høsting for virkelig å kunne dra nytte av sentrifugen, som er en av de viktigste forbedringene fra Siemens-reaktoren. Nå krever stans, høsting og rensing kun 15 minutter, mens en Siemens-reaktor gjerne er ute av produksjon i to døgn for høsting og rengjøring.

Disse forbedringene gjør Filtvedt trygg på at de skal kunne tilby utstyr som kan være regningssvarende for produsentene. I dag selges silisium til solceller til priser som i mange tilfeller ligger under produksjonskostnadene. Mange, blant dem norske REC, har stengt produksjonen.

Dynatecs folk har regnet ut at produksjonskostnadene med dagens versjon er prisen av gass pluss 1,3 dollar per kilo ferdig silisium. Det går med halvannen kilo gass, og prisen ligger i dag mellom 6 og 8 dollar per kilo gass.

– Vi jobber med ytterligere optimalisering og regner det som realistisk å komme under 10 dollar per kilo ferdig produkt. Det er verdt å merke seg at REC var blant de som hadde lavest produksjonskostnad i verden, likevel måtte de stenge.

Planen er å ha designet av den ferdige reaktoren klar på vårparten 2017. Deretter skal den gjennom noen verifiseringer og dokumentasjon og i 2018 bør den være klar for salg.

Dynatecs silisiumreaktor montert på Institutt for energiteknikk for testing. Den har en kapasitet på 80 tonn, produksjonsversjonen får 250 tonn.
Dynatecs silisiumreaktor montert på Institutt for energiteknikk for testing. Den har en kapasitet på 80 tonn, produksjonsversjonen får 250 tonn. Foto: Joachim Seehusen

100 reaktorer årlig

Dynatec vil ikke selv produsere silisium, forretningmodellen er å lage reaktorer. Verdensmarkedet i dag er om lag 350 000 tonn, til det er det behov for 1400 reaktorer. Med en antatt levetid på 15 år betyr det at behovet ligger rundt 100 nye reaktorer hvert år.

Kritiske kompontenter vil Dynatec lage selv, hyllevare som pumper, varmeelementer og ventiler kjøper de.

– Vi er i konkrete forhandlinger med kunder nå. Det er ingen som reiser tvil om produktet, men de er interessert i pris og leveringsdyktighet.

Alle kundene er i dag produsenter av silisium. Det er fire store i verden, som har en kapasitet på henholdsvis 70 000 tonn, 50 000 tonn, 35 000 tonn og 25 000 tonn. Mens pilotreaktoren som stod på IFE hadde en kapasitet på 80 tonn har den industrielle versjonen en kapasitet på 250 tonn/år.

Les også: Sapa Profiler på Magnor slår kineserne på pris

Mulighet for verkstedindustri

I eksisterende lokaler har bedriften kapasitet til å lage opp mot 10 reaktore i løpet av et år. Også arbeidet med nye produksjonslokaler er i gang, målet er å få det til i Askim. Men det blir også vurdert å sette produksjonen ut til verkstedindustri som nå har ledig kapasitet på grunn av situasjonen i oljenæringen.

Selv om det er ventet vekst i markedet for solcelleanlegg er det ikke like sikkert at etterspørselen etter silisium vil skyte i været. Delvis skyldes det at waferne blir tynnere, delvis skyldes det at nye produksjonsmetoder gir mindre svinn.
– Men vi venter økt etterspørsel og investeringer i bransjen i 2018, da skal vi være klare, sier Filtvedt.

Kommentarer (26)

Kommentarer (26)