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.
Martin Bellmann med silisiumkrystall; ingot – råstoffet til solceller. Foto: Icarus
– 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.
Solceller står for 60 prosent av verdens vekst i fornybar energi.
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 forskjellige måter å skille ut silisium fra blandingen på.
En tredjedel av råvarene blir borte i produksjonen.
Europeisk satsing
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.
Sort gull: Normalt behandles dette silisiumstøvet som avfall. Nå blir det til nye solceller i laben hos SINTEF. Foto: Thor Nielsen
– 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 Icarus-prosjektet 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 arbeidrer Icarus-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.
Fakta 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).
