Solceller

Dagens solcelleteknologi, basert på solceller med omlag 15 % effektivitet, kan forsyne Norge med 120 TWh/år, noe som tilsvarer dagens el-produksjon, ved å dekke bare 0.4 % av landområdet i Norge med solceller. En tilsvarende verdi gjelder også for eksempel for USA. Det er mulig å dekke hele vårt elektrisitetsforbruk med solceller, dersom vi finner en effektiv måte å lagre strøm på, slik at vi kan bruke strøm også om natta eller når det er mye skyer.

Status for solceller – utnyttelse og produksjon
Solceller står i dag for en relativt liten del av elektrisitetsproduksjonen i verden, men kan være konkurransedyktig på steder der det er vanskelig eller dyrt å koble seg til strømnettet. Et godt eksempel på dette er solcellepaneler til bruk på hytter i Norge. Men sammenlignet med andre former for elektrisitetsproduksjon er solceller fortsatt ganske dyrt. Men industrien jobber hardt for å senke kostnaden, og vi har i 2009 sett at milepælen 1 dollar per watt har blitt passert. En regner med at elektrisk energi fra solceller innen 2015 kan være nede på et kostandsnivå som kan konkurrere med mange andre typer elektrisitetsproduksjon. For å få til en slik kostnadsreduksjon trengs en sterk innsats på forskning og utvikling av solcelleteknologi.

Norge er i dag en stor produsent av solceller, og en av verdens ledende produsenter av silisium, som er det vanligste materialet som brukes til fremstilling av solceller. Norsk industri og norske forskningsinstitusjoner har lang erfaring med silisiumproduksjon. ELKEM har lenge vært den største silisiumprodusenten i verden. ScanWafer har siden opprettelsen i 1997 blitt en av verdens største produsenter av silisiumskiver for solcelleindustrien. ScanWafer er en del av Renewable Energy Corporation (REC) som er involvert i hele produksjonskjeden av solceller, fra råvarer til komplette system.

Forskning ved NTNU, SINTEF og IFE
For å redusere prisen for elektrisiteten fra solceller, trengs forskning for å bedre effektiviteten (virkningsgraden) og materialutnyttelsen i solcellene.

The solar cell value chain - from quarts to silicon wafers

Solcellens verdikjede - fra kvarts til ferdige silisiumsskiver, forklart av førsteamanuensis Gabriella Tranell fra NTNU. Foto: SFFE

NTNU og SINTEF står for et verdensledende miljø innen produksjon og behandling av silisium for solceller. I laboratorier i Trondheim drives forskning for å finne nye og rimeligere prosesser for fremstilling av solcellesilisium, krystallisering og karakterisering av materialer og wafere (tynne skiver av silisium). Det foregår også forskning på hvordan man kan resirkulere silisum som forsvinner i prosessen med å sage opp større blokker med silisium i wafere.

Ved NTNU og SINTEF gjøres det også forskning på fremtidens teknologi for mer effektive solceller, der man ser på muligheten for bla. mellombåndssolceller (intermediate band solar cells) og lyshøsting i tynne filmer som kan oppkonvertere lavenergifotoner fra infrarødt lys til synlig lys som kan brukes i solceller.

Solcelleforskningsmiljøet ved IFE flyttet i 2009 inn i et splitter nytt solcellelaboratorium. I solcellelaboratoriet finnes en komplett linje for fremstilling av waferbaserte solceller og avansert prosessutstyr for fremstilling av ulike tynnfilmmaterialer. I tillegg har et velutstyrt karakteriseringslaboratorium for solceller blitt bygget opp.

Ved IFE arbeides det med en rekke problemstillinger, inkludert fremstilling av silisium, design, modellering, prosessering og karakterisering av solceller, undersøkelser av materialkvalitet i silisium og dennes innvirkning på solcellers ytelse, samt med solcellepaneler og solenergisystemer.

Ved IFE forskes det også på solcellekonsepter som kan utnytte energien i sollyset bedre enn dagens solceller (“tredjegenerasjons solceller”) og på nye materialer og teknologier for å fange lys i supertynne solceller. Det store forskningssenteret “The Norwegian Research Centre for Solar Cell Technology”, som ble startet opp i 2009, styres også fra IFE.

Mer informasjon
IFE Solcellelab
NTNU Nanolab
Norsk Solenergiforening

Kontakt
Førsteamanuensis Turid Worren, Institutt for fysikk, NTNU, 73 59 03 86
Professor Otto Lohne, Institutt for materialteknologi, NTNU, 73 59 27 94
Seniorforsker/seksjonssjef Arve Holt, IFE, 63 80 61 95