Norsk selskap lager silisium til solcellepaneler 60 ganger raskere enn vanlig

I dag blir om lag 90 prosent av verdens behov for høyrent silisium produsert med Siemens-reaktoren. Siden 2008 har Askim-bedriften Dynatec utviklet en ny og sterkt forbedret løsning.

Prototypene var vellykket, nå er testene avsluttet og ingeniørene er godt i gang med å designe den industrielle versjonen.

– Vi ser på produksjonslokaler, og vi er i samtaler med leverandører av komponenter, bekrefter Werner Filtvedt hos Dyantec til Teknisk Ukeblad.

Varmhøsting
På forsommeren i fjor ble en forsøksreaktor montert på Institutt for Energiteknikk, IFE, på Kjeller i Akershus. Denne lagde silisium 40 ganger raskere enn Siemens-reaktoren.

Nå er prosjektet utviklet videre, og Dynatec-reaktoren kan nå produsere 60 ganger raskere.

• Et grunnstoff med kjemisk symbol Si, atomnummer 14, periode 3. Silisium er et halvmetall og en halvleder.
• Silisium ble funnet i 1787, da trodde man det var en kjemisk forbindelse. Først i 1823 ble det identifisert som grunnstoff av svenske Jöns Jakob Berzelius, som ga det nye grunnstoffet sitt navn.
• Silisium er det nest vanligste grunnstoffet i jord-skorpen etter oksygen og utgjør 25.7 vektprosent. Silisium finnes ofte forbundet med oksygen, blant annet som kvarts, Si0₂.
• Silisium benyttes mye i elektronikkindustrien og i solcellepaneler.
• Dynatec-reaktoren produserer silisium med en renhetsgrad på 99,99999999 prosent. Det som da står igjen er enkeltatomer som kan være nær sagt hva som helst, ofte oksygen.

Hovedprinsippet er ikke ulikt Siemens-reaktoren: Silisiumholding gass, gjerne silan eller triklorsilan sendes inn i reaktoren. Prosessen skjer under høy varme som fører til at rent silisium blir skilt ut. Om man bruker en Siemensreaktor må prosessen stanses, reaktoren må kjøles ned og deretter kan silisiumet hakkes løs og tas ut, skriver Teknisk Ukeblad.

Dynatec bruker en sentrifuge som slynger silisiumet ut, og det setter seg på ytterveggene. Derfra er det langt raskere og også enklere å høste. Det var denne versjonen Automatisering skrev om i fjor. Nå er det utviklet en automatisert løsning for varmhøsting av det høyrene silisiumet.

Det sparer mye energi, kjøling blir unødvendig og gjenoppvarming etter høsting redusert til et minimum.

– Også varmhøstingen er patentert, i tillegg til de øvrige fire patentene vi har på reaktoren. Jeg kan ikke opplyse om detaljer, men silisiumet er rødglødende når vi høster det og holder flere hundre grader. Løsningen er helt automatisert og skjer i oksygenfri atmosfære, sier Werner Filtvedt.

Han forteller at de var avhengige av å utvikle en slik løsning for høsting for virkelig å kunne dra nytte av sentrifugen, som er en av de viktigste forbedringene fra Siemens-reaktoren. Nå krever stans, høsting og rensing kun 15 minutter, mens en Siemens-reaktor gjerne er ute av produksjon i to døgn for høsting og rengjøring.

Disse forbedringene gjør Filtvedt trygg på at de skal kunne tilby utstyr som kan være regningssvarende for produsentene. I dag selges silisium til solceller til priser som i mange tilfeller ligger under produksjonskostnadene. Mange, blant dem norske REC, har stengt produksjonen.

Dynatecs folk har regnet ut at produksjonskostnadene med dagens versjon er prisen av gass pluss 1,3 dollar per kilo ferdig silisium. Det går med halvannen kilo gass, og prisen ligger i dag mellom 6 og 8 dollar per kilo gass.

– Vi jobber med ytterligere optimalisering og regner det som realistisk å komme under 10 dollar per kilo ferdig produkt. Det er verdt å merke seg at REC var blant de som hadde lavest produksjonskostnad i verden, likevel måtte de stenge.

Planen er å ha designet av den ferdige reaktoren klar på vårparten 2017. Deretter skal den gjennom noen verifiseringer og dokumentasjon og i 2018 bør den være klar for salg.

100 reaktorer årlig
Dynatec vil ikke selv produsere silisium, forretningmodellen er å lage reaktorer. Verdensmarkedet i dag er om lag 350 000 tonn, til det er det behov for 1400 reaktorer. Med en antatt levetid på 15 år betyr det at behovet ligger rundt 100 nye reaktorer hvert år.

Kritiske kompontenter vil Dynatec lage selv, hyllevare som pumper, varmeelementer og ventiler kjøper de.

Teknisk Ukeblad Dynatecs silisiumreaktor montert på Institutt for energiteknikk for testing. Den har en kapasitet på 80 tonn, produksjonsversjonen får 250 tonn. Dynatecs silisiumreaktor montert på Institutt for energiteknikk for testing. Den har en kapasitet på 80 tonn, produksjonsversjonen får 250 tonn. Foto: Joachim Seehusen

– Vi er i konkrete forhandlinger med kunder nå. Det er ingen som reiser tvil om produktet, men de er interessert i pris og leveringsdyktighet.

Alle kundene er i dag produsenter av silisium. Det er fire store i verden, som har en kapasitet på henholdsvis 70 000 tonn, 50 000 tonn, 35 000 tonn og 25 000 tonn. Mens pilotreaktoren som stod på IFE hadde en kapasitet på 80 tonn har den industrielle versjonen en kapasitet på 250 tonn/år.

Mulighet for verkstedindustri
I eksisterende lokaler har bedriften kapasitet til å lage opp mot 10 reaktore i løpet av et år. Også arbeidet med nye produksjonslokaler er i gang, målet er å få det til i Askim. Men det blir også vurdert å sette produksjonen ut til verkstedindustri som nå har ledig kapasitet på grunn av situasjonen i oljenæringen.

Selv om det er ventet vekst i markedet for solcelleanlegg er det ikke like sikkert at etterspørselen etter silisium vil skyte i været. Delvis skyldes det at waferne blir tynnere, delvis skyldes det at nye produksjonsmetoder gir mindre svinn.

– Men vi venter økt etterspørsel og investeringer i bransjen i 2018, da skal vi være klare, sier Filtvedt.

Kommentarer

kommentarer