TREKKERE: I trekkehallen står 70 trekkere der flytende silisium blir trukket opp i en sylinder med en lengde på rundt to meter. (Bilde: KNUT STRØM)
EMNER: Jan Erik Vold ved to emner som er klare for videre prosessering i anlegget på Årdalstangen. (Bilde: KNUT STRØM)
SAGET: De runde sylindrene blir saget til et kvadratisk emne med avrundede hjørner. (Bilde: KNUT STRØM)
ROBOTER: Roboter benyttes i det automatiserte limeanlegget. (Bilde: KNUT STRØM)
SAGTRÅD: Over to sylindre med spor til sagtråden blir blokkene saget til 0,18 mm tynne skiver. (Bilde: KNUT STRØM)
FERDIGSAGET: Her er tre blokker ferdigsaget. Etterpå blir limet oppløst og silisiumskivene blir skilt fra hverandre etter vask flere ganger. (Bilde: KNUT STRØM)
SORTERT: Etter at hver silisiumskive er inspisert av et høyoppløselig kamera, blir platene automatisk sortert i ulike kvaliteter før de går videre til pakking. (Bilde: KNUT STRØM)
FERDIG: Teknisk sjef Jan Erik Vold med et ferdig produkt som benyttes til å lage solcellepaneler. En million plater blir produsert i løpet av en uke. (Bilde: KNUT STRØM)
LEID: Fabrikklokalenen på Årdalstangen er bygget av Siva og er leid ut til Norsun. fabrikken har rundt 230 ansatte. (Bilde: KNUT STRØM)

Solcelleskiver på rekke og rad

– Vi produserer kun i monokrystallinsk silisium, noe som er en stor fordel da det er mindre prispress enn solcelleskiver basert på en multikrystallinsk prosess, forklarer teknisk sjef Jan Erik Vold. Fabrikkanlegget startet produksjonen av de første skivene i februar 2008. De tynne skivene er essensen i et solcellepanel da de omformer solstråler til elektrisk energi.

Først høsten 2008 sto fabrikken ferdig med 70 trekkere som produserer to meter lange runde staver med halvledermaterialet. Disse trekkes opp av en kvartsdigel fylt med svært rent smeltet silisium tilsatt dop for å gi halvlederegenskaper. Digelen har en temperatur på ca. 1430 grader.

Etter trekkingen blir endene rensaget og det blir tatt ut en testskive for å kontrollere materialet. Etter mer saging blir sylinderen kvadratisk med avrundede kanter.

God struktur

Trekkingen er en langsom prosess og det tar rundt to døgn å trekke opp et emne. – Siden starten har vi forbedret prosess og maskinparken. Spesielt trekkerne er forbedret for å få høyere produksjon. Vi får god struktur på silisiumkrystallene vi produserer, noe levetidsmålinger har vist, sier Vold.

Tilførsel av sikker elektrisk strøm og kjølevann er to sterkt viktige faktorer for fabrikken. Spesielt kjølevann er kritisk. Kjølevann har derfor alltid redundans dersom et system skulle svikte. Dette for å sikre produksjon, og ikke minst verne mennesker og maskiner.





Prispress

Norsun har en stor fordel av å ha to langsiktige kontrakter på levering av silisiumskivene. – Kundene leverer råstoffet og får et ferdig produkt tilbake. Det er en av grunnene til at vi ikke har merket finanskrisen så hardt, sier han.

Det finnes dog litt rom i produksjonskapasitet for egen produksjon der de selv kjøper råmaterialet og selger ferdige skiver, men det har vært en kraftig press på prisene i kjølvannet etter finanskrisen.





Industrierfaring

Teknisk sjef medgir at det har vært utfordrende å sette i gang produksjon av et så spesielt produkt. Riktignok har mange ansatte som også inkluderer Vold selv, erfaring fra industriproduksjon som tidligere ansatt hos Hydro i Årdal. – Vi har stor kvinneandel. Det er vi stolte av.

– Vi arbeider kontinuerlig med å forbedre både utstyret og prosessen. De som prosjekterte fabrikken hadde ingen erfaring på en slik produksjon. Det hadde heller ikke vi som skulle sette fabrikken i drift, men du lærer mye etter hvert.





Sporing

– Nå først begynner prosessen å bli mer automatisert der første trinn er å dele opp i blokker. Hver blokk får sin egen id slik at vi kan spore alt som produseres. Geometrien lasermåles for å sikre at det er riktige mål.

Etter sliping av flater og kanter er det ny automatisk lasermåling før flere blokker blir limt fast på en glassplate og en aluminiumsplate. Da er det klart for saging av materialet i tynne skiver på 0,18 mm.

Prepareringen av blokkene til saging er robotisert, men det viste seg at kapasiteten ikke var stor nok slik at denne prosessen også blir foretatt manuelt. – Vi har tatt noen knep sammen med produsenten av den robotiserte limingen for å fordrede prosessen. Limingen er en kritisk prosess som har stor innvirkning på kvaliteten.





Sager med tråd

Sagingen skjer ved bruk av et nett av tynn ståltråd som føres gjennom materialet sammen med et skjæremiddel bestående av silisiumkarbidpartikler og glykol. Årsforbruket av selve sagwiren rekker 120 ganger rundt ekvator når produksjonen går for fullt. Skjæremiddelet blir gjenvunnet og brukt på nytt.

Etter at limet blir oppløst, går skivene først til grovvask og så en singulering/separasjon av skivene før de går gjennom et nytt vasketrinn, såkalt finvask. Etter tørking blir hver enkelt skive sjekket ved hjelp av et høyoppløselig kamera som sjekker overflaten og kanter og ut fra dette automatisk sortert i forskjellige kvaliteter. Deretter blir platene pakket og sendt ut av fabrikken. – Vi regner med å installere automatiske pakkemaskiner i nærmeste framtid, sier Vold.





Skjøre plater

Selv om anlegget er automatisert, er bedriften avhengig av å ha et vist minimum av personale på plass. Det produseres i store volumer skjøre plater. Det krever at operatørene som styrer produksjonen er oppmerksomme.

To viktige datasystemer står bak den automatiserte produksjonen. På topp ligger ERP-systemet (Enterprise Resourse Planning) som igjen er koblet mot MES-systemet (Manufactoring Execution System). Planleggingen av produksjonen skjer i ERP-systemet, mens MES-systemet brukes til å automatisere produksjonen i samspill med PLS-systemet og programvaren på produksjonsmaskinene.

I tillegg finnes det en rekke hjelpesystemer som er med på å automatisere produksjonsprosessen. Mange av hjelpesystemene er bygget på Simatic fra Siemens. – På selve maskinsiden er det dessverre mange forskjellige systemer som er benyttet. Det gjør det t noe tungvindt med tanke på reservedeler. Vi skulle helst sett at det var mer standardisert, mener teknisk sjef Jan Erik Vold.