Forskningsrådets nettsider benytter seg av informasjonskapsler for å forbedre din opplevelse av nettstedet.
Ved å lukke denne meldingen, samtykker du i vårt bruk av informasjonskapsler. Personvernerklæringen finner du her.
Lukk påminnelse
Gå direkte til innhold

Legger grunnlaget for lønnsom solenergi

Markedet for solenergi forventes å vokse enormt i årene som kommer. Med sine stadig tynnere og bedre silisiumskiver, retter NorSun seg mot produsenter av høyeffektive solcellepaneler. Med støtte fra Forskningsrådet utvikles teknologi og prosesser som sikrer norske arbeidsplasser og gjør det mulig å hevde seg i en tøff global konkurranse.

– Vi må vokse sammen med kundene våre og ligge i teknologifronten, sier forskningssjef Øyvind Nielsen i NorSun. – Disse markedene kommer til å vokse voldsomt. Mange land bruker jo nesten ikke solceller i dag. Antall paneler i verden vil mangedobles, og industrien må bli flere titalls ganger større. Skal vi henge med, må vi effektivisere driften, vokse sammen med kundene våre og ligge i teknologifronten, fastslår forskningssjef Øyvind Nielsen i NorSun.

Administrerende direktør i Forskningsrådet, Arvid Hallén, mener flere norske bedrifter burde bruke forskning strategisk for å hevde seg på det internasjonale markedet:

– Solcelleindustrien er et typisk eksempel på kunnskapsintensiv industri, der det er mye å tjene på å ligge selv bare noen mikrometer foran konkurrentene. Norske bedrifter har foreløpig tatt en veldig liten andel av det store og raskt voksende fornybarmarkedet. Dersom flere lar seg inspirere av NorSun og satser langsiktig på forskning, tror jeg vi kan ha gode sjanser til å bygge et robust næringsliv over tid, sier Hallén.

Ved Scatec Solar sitt anlegg i Sør-Afrika er store mengder solcellepaneler i bruk. Høye krav fra kundene

De fleste av kundene befinner seg utenfor Europa og har spesialisert seg på produksjon av avanserte og høyeffektive solceller og solcellepaneler. Dette er definitivt «high end»-delen av markedet, og kravene kundene stiller til sin norske leverandør og samarbeidspartner er tilsvarende høye.

– Dette er kjente selskaper som Sunpower og Panasonic, som gjennom avanserte produksjonsprosesser lager de mest effektive solcellepanelene i verden. Våre prosesser og produkter må holde tilsvarende kvalitet, og vi må ha evnen til både store teknologiske sprang og kontinuerlig forbedring.

–Subsidieordningene innen solcellemarkedet vil ikke vare evig. Solenergi må være konkurransedyktig med andre strømkilder. Siden vi startet produksjonen i 2008 har prisene falt med over 80 prosent – en ekstrem situasjon som bidro til at store deler av den europeiske solcelleindustrien gikk konkurs i etterkant av finanskrisen. Derfor er det stadig et krav at vi må senke produksjonskostnadene over tid. Gjør vi det, og solceller blir billigere, vil jo også markedet øke, påpeker Nielsen.

Komplekse prosesser

Silisium-råmaterialet som NorSun benytter er et av jordas aller reneste materialer, og med sine helt spesielle egenskaper har det lagt grunnlag for mye av den teknologien vi ser rundt oss hver eneste dag. Prinsippet bak silisium-solceller er for eksempel det samme som får datamaskiner og mobiler til å virke. Norske Elkem er en stor produsent av silisium, basert på kvarts fra berg, et produkt som inngår i råvarene som NorSun videreforedler ved sitt produksjonsanlegg i Årdal.

Silisiumet smeltes i 1500 grader varme ovner. – I 1500 grader varme ovner blir silisiumet smeltet og vi gror fram en såkalt ingot ­– en defektfri enkrystall. Fra disse ingotene sager vi ut ultratynne firkantede skiver, eller wafers, som vi vasker, pakker og sender til kundene våre. Når disse waferne gjøres om til solceller hos kundene og koples sammen, utgjør de et solcellepanel. Omlag 30-40 prosent av vår produksjon blir til solceller med over 24 prosent celleeffektivitet, noe som anses som svært høyt, forklarer Nielsen.

Fra ingoten (til venstre) sages det ut ultratynne wafers, som senere blir til solceller. Nyttig SINTEF-samarbeid

FoU-aktiviteten til selskapet har handlet om å forbedre produksjonsprosessene for wafere. Forskningsrådet har støttet utviklingen gjennom programmene BIA og ENERGIX, og senterordningen FME. NorSun har også hatt støtte fra SkatteFUNN. Dette har gjort det mulig å innlede et fruktbart forskningssamarbeid med SINTEF og lagt grunnlaget for spennende nyvinninger. Og nytten går begge veier.

– Personlig synes jeg det er utrolig inspirerende å jobbe med å «redde verden» gjennom å være med på å gjøre solenergi så billig at den kan konkurrere med andre energikilder. Det er veldig spennende å løse konkrete problemer, og finne forbedringer på metoder og prosesser, sier SINTEF-forsker Børge Holme.

Sager med diamanter

Gjennom de to første av tre BIA-prosjekter har det vært jobbet med å utvikle diamantvaiersaging.

– Når ingoter skal sages til wafere blir det alltid sagspon, og det er ingen som tjener på at kostbart silisium blir til støv. Skjærer vi med en tynnere vaier blir det mindre støv. Vi har tatt i bruk en ultratynn tråd  av det sterkeste stålet i verden – belagt med et tynt lag nikkel som det sitter diamanter i. Underveis har vi redusert tykkelsen på vaieren fra 0,14 til 0,06 millimeter, men klarer likevel å sage like raskt og med bedre kvalitet enn tidligere. Vi var noen av de første i verden som gikk over til diamantvaiersaging – mye takket være støtten fra BIA, forteller Nielsen.

Kontrollsystemer og robotisering skal ta prosessen videre. Roboter i fokus

Det nye BIA-prosjektet, som starter i 2016, handler sammen med ENERGIX-prosjektet om den første delen av prosessen – der de krystalliserte ingotene gros frem i ovnen. En ingot i fullengde er 2,5 meter lang, og det tar nesten to døgn å lage den i en av de 70 ovnene NorSun i dag har i Årdal. Kontrollsystemer og robotisering blir viktige stikkord når prosessen skal utvikles videre.

– Fordelen med å ha produksjonen i Norge er at vi har billig strøm. Samtidig er timeprisen på menneskelige ressurser høy. Da er automatisering avgjørende. Nå er robotene både blitt så mye billigere og enklere å lære opp at dette virkelig begynner å bli interessant. Nye sensorer gjør HMS-aspektet tryggere, og vi ønsker å utvikle systemer der intelligente ovner og roboter snakker sammen. Det vil kunne gi oss lavere personalkostnader per produserte enhet.

Kan gi nye arbeidsplasser

Nielsen understreker imidlertid at robotenes inntog i produksjonen ikke nødvendigvis vil bety færre ansatte ved hjørnesteinsbedriften på Årdalstangen.

– Tvert i mot, dette er prosjekter hvor vi utvikler kompetanse og teknologi som legger grunnlag for nye arbeidsplasser. Som sagt er planen å øke produksjonen i takt med kundenes vekst, og robotisering gjør det mer aktuelt å utvide virksomheten i Norge gjennom at vi blir mer konkurransedyktig på kostnader.  

Viktig Forskningsråd-støtte

Forskningssjefen understreker at støtten fra Forskningsrådet har lagt et viktig grunnlag for denne industriutviklingen, både gjennom muligheten til selv å styre retningen på forskningen og til å knytte til seg doktorgradsstipendiater. Spesielt framhever han samarbeidet med SINTEFs avdeling for materialfysikk, som har vært NorSuns sentrale partner på forskningssiden.

– Vi kan knytte til oss enere i faget som vi ikke ville hatt råd til å leie inn for millioner av kroner i året uten offentlig støtte. Men det å industrialisere ny teknologi er noe helt annet enn å jobbe på en lab, og for oss har det vært et kjernepunkt at forskerne har tid til å være til stede i fabrikken, snakke med de som bruker teknologien og delta aktivt i forbedringsarbeidet. Dette tror jeg er noe av nøkkelen til suksessen.

Samarbeidet gir gjensidige fordeler, slår SINTEF-forsker Børge Holme fast. Her i aksjon med å reparere noe på maskinen som kvalitetssikrer waferne. Knallhard bransje

Gjennom dette har også SINTEF fått økt sin kompetanse, og ligger i dag helt i verdenstoppen på karakterisering av materialene som benyttes i prosessene. SINTEF-forsker Børge Holme bekrefter at samarbeidet gir gjensidige fordeler.

– Mange hos oss forsker på veldig teoretiske problemstillinger, og det gir oss en bredere portefølje når andre kan jobbe med mer konkrete og industrirettede prosjekter. Som forskere har vi kompetansen og nysgjerrigheten til å forstå prosessene til bunns. Det gir mulighet til å gjennomføre store forbedringer i en prosess, og ikke bare optimalisere prosessen ved prøving, feiling og erfaring.

– Utviklingen går så raskt at om man fortsetter å gjøre det samme i et halvt år, er man nesten ute av business. Solcelleindustrien er en knallhard bransje, og uten FoU-blir man feid over av konkurrentene. Da er det essensielt å ha et virkemiddelapparat man kan bruke, så Forskningsråd-prosjektene har vært utrolig viktige, avslutter Holme.

Skrevet av:
Nils Ragnar Løvhaug
Publisert:
12.09.2016
Sist oppdatert:
26.09.2016