Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.
Forskere vil gjøre noe med svinn av råmaterialet silisium i produksjonen av solceller. Her fra solcellelaben Alpha Centauri ved Sintef Industri.(Foto: Edvin WIggen Dahl)
Solcelleavfall blir til nye solceller
Solceller er ikke så klimavennlige som de burde være. Martin Bellmann tar svart pulver – spon fra produksjonen – og lager nye solceller av dette. – Det er svart gull, sier han.
Solenergi er ren energi. Helt enkelt. Mer komplisert er det å skaffe råvarene som skal til, for å lage solcellene. Det meste av dem kommer fra Kina, og en tredjedel av råvarene blir borte i produksjonen.
– Vi tar det tilbake i produksjonen. Kanskje det kan gjøre at vi får etablert en ny solindustri i Europa, sier Martin Bellmann.
Han er senior forretningsutvikler i Sintef industri og koordinerer det internasjonale solcelleprosjektet Icarus.
Solceller står for 60 prosent av verdens vekst i fornybar energi.
Fra kvarts til krystall
Bellmann forklarer hvordan solceller begynner med kvarts. Fra kvartsen lages det superrent silisium. Silisiumet smeltes slik at det kan trekkes ut en krystall.
– Den er en slags sylinder som vi trekker ut og trekker ut. Så kuttes den i en firkantet blokk, og den firkantede blokken sages opp i tynne skiver, sier han.
En skive er 0,13 millimeter tykk – eller 130 mikrometer, om du vil. Det er disse skivene som fagfolkene omtaler som en «wafer» og som brukes for å lage selve solcellene.
All denne sagingen gir mye spon. Du ser det når du sager en planke: Noe av planken går bort i flis. På samme måte er det når silisiumkrystallen sages opp. Selv om den sages med tynne diamanttråder, så går noe bort i sagspon.
Martin Bellmann med silisiumkrystall ingot – råstoffet til solceller.(Foto: Icarus)
Sager vekk 35 prosent
– Vi taper 35 prosent av silisiumet. Det blir til et svart pulver, sier Bellmann.
Det er dette pulveret som forskerne skal klare å utnytte. Martin Bellmann kaller det for det nye, svarte gullet.
– I dag kastes det bort. Det vi gjør, er først og fremst en måte å ta det tilbake til verdikjeden på – den verdikjeden hvor vi lager silisium eller solceller, sier han.
Silisiumspon samles opp i en væske. I tillegg til væsken inneholder blandingen forurensning som kommer fra sageprosessen: oksygen, karbon, nikkel, jern og aluminium.
– Metalliske forurensninger er ikke bra for å lage solceller, konstaterer Bellmann.
Derfor arbeider han sammen med partnerne om å rense opp sponen slik at den kan brukes om igjen som silisiumråstoff i nye solceller. Det som i dag blir avfall, kan også brukes på andre måter, for eksempel i batteriene i elbiler.
Forskjellige partnere tester ut ulike måter å skille ut silisium fra blandingen på.
Normalt behandles dette silisiumstøvet som avfall. Nå blir det til nye solceller i laben hos Sintef.(Foto: Thor Nielsen)
Europeisk satsing
Annonse
Målet er selvsagt å utnytte råstoffet bedre, som i sin tur er bra for miljø og klima. Men det er også et mål å sørge for at Europa står bedre på egne ben.
– Det har vært mer solindustri i Europa tidligere, men nå er alt flyttet til Kina. Vi er avhengige av råvarer fra Asia, og det gjelder også silisium. Vi vil bruke sagspon for å redusere avhengigheten av Kina, sier Martin Bellmann.
Han håper at forskningen kan danne grunnlag for ny industri også i Norge. Norsk energi er ren, og det er en fordel i denne sammenhengen.
Gjenvinner mer enn silisium
En bonus i forskningsprosjektet er at også kvartsdigelen som brukes til å smelte silisiumet og trekke ut krystaller, skal resirkuleres.
– Den knekker når den kjøles ned i ovnen. Hver gang du skal smelte, må du ha ny digel. Den gamle kastes. Vi skal bruke den som råmateriale, for å lage silisiumkarbid, forteller Bellmann.
Silisiumkarbid brukes blant annet i elektronikk. Også her er elbiler et av mange produkter som materialet havner i.
– Til å lage det, brukes vanligvis høyren kvarts, som er kostbart. Tanken er om det er mulig å erstatte høyren kvarts med digelavfall, som i utgangspunktet også er høyren kvarts, sier Bellmann.
Samtidig arbeider forskerne i prosjektet med å gjenbruke grafittavfall, for eksempel som råmateriale til batterier.
– Også høyren grafitt kastes bort. Den brukes i ovnen hvor det trekkes ut silisiumkrystaller. Etter en tid må den byttes fordi den mister egenskapene sine. I Icarus jobber vi med grafittavfall. Målet er å gjenbruke det, sier Martin Bellmann.
Om Icarus
Icarus er et EU-finansiert prosjekt som jobber for å utnytte produksjonsavfall fra solceller til nytt råmateriale. Sintef koordinerer prosjektet.
De øvrige partnerne er Northern Silicon, Norsun, Resitec, Fiven (alle i Norge), Rosi, Institut Polytechnique de Grenoble, CEA, Benkei (alle i Frankrike), Luxchemtech, Bifa, SGL Carbon (alle i Tyskland), Cidetec (Spania), University of Cyprus (Kypros), Magneti Marelli (Italia), Gränges (Sverige) og Chemconserve (Nederland).
Les mer om hvordan Sintef jobber med solenergi på sintef.no
