Solcelleforskning ved NTNU / SINTEF

Transkript

1 Solcelleforskning ved NTNU / SINTEF Møte med Midt-Norden komiteen Otto Lohne 1

2 Value chain from Solar Grade Silicon to wafers Source: 2

3 Norwegian Solar Cell Industry Raw materials Si (98%) SoG-Si Metallurgical Electrochemical Chemical Wafer Cell/ Module Panels Systems REC Silicon REC Wafer REC Solar Elkem Solar CruSiN Hydro Solar Norsun Metallkraft Wash. Mills. Innotech solar Umoe Solar Norsk Solkraft Fesil Sunergy Prediktor 3

4 Solar electricity worth noticing 3 of the 6 largest industrial companies in Norway have a strong emphasis on silicon based solar energy (REC, Orkla, Hydro). Today most of solar electricity is fed into the electricity grid. The development of smart grids will open up the market for alternative energy further. 2 billion people are without access to electricity. Nobel Laureate Muhammad Yunus: We (Bangladesh) needs a halving of today s cost. This will happen, within reasonable time! Annual growth has been around 40 %. Politically driven. Subsidies, regulations. In 2006 the growth was much lower due to shortage of clean silicon feedstock. This problem is being solved as we speak. REC, Elkem Solar, FesilSunergy, Solar electricity is becoming competitive in certain areas during peak periods (daytime) Grid Parity 4

5 5

6 Ny prosessutvikling for rensing av silisium gir renere produksjon og lavere energiforbruk CO 2 kwh kg CO 2 og kwh/kg Si Conventional Siemens Best Practice Europe Elkem Route 6

7 Fortrinn - norsk solcellebransje Naturgitte fortrinn: 1. God tilgang på kvarts av høy kvalitet (råstoff) 2. Tilgang på elektrisk kraft (selv om den ikke er så billig lengre) Dessverre finnes disse fortrinn andre steder også... Menneskeskapte fortrinn: 1. Industriell virksomhet og -kompetanse innen silisium og annen materialproduksjon (eks. aluminium) 2. Ny industriklynge solar-silisium 3. Kompetanse innen materialteknologi, materialfysikk og elektronikk. Med dagens teknologi- race må klyngefortrinnet og kompetansefortrinnet pleies aktivt for å forbli fortrinn! 7

8 Research- and education areas at NTNU & SINTEF Raw materials selection and characterisation Si feedstock production and refining Crystallisation (Multi & Mono) Crystallisation modelling Wafer sawing, singulation, kerf-recycling Building integration Advanced Characterisation 3rd generation and added value technologies 8

9 Kraft fra 27 x 3MWs offshore vindmøller gir 0,7 TWh strøm per år Sender dette til verdens største ovn for silisium produksjon i Thamshavn (40MW kontinuerlig produksjon) som produserer tonn Si/år 10g silisium gir en solcelle på 1W, så tonn gir materiale til solceller som kan generere 3000 GWh/år = 3TWh/år (for 1000 standard soltimer per år) Solcellepanelets levetid: 30 år 90TWh totalt Det går med ca dobbelt så mye energi å lage solcellene som å lage silisiumet, så total energi input er på ca 2,1TWh for å lage 90TWh, dvs vi får tilbake ca 40 ganger mer energi enn det vi brukte for å lage solcellene! 9

10 Collaboration and customers Research collaborators: Nationally: IFE and UiO. Høyskolen in Agder. Norut. Internationally: ECN (Energy research Centre of the Netherlands), ISC (International Solar Energy Research Center Konstanz), UNIMIB (University of Milano-Bicocca), Fraunhofer ISE (Institute for Solar Energy Systems), University of Vienna, University of Sheffield, KTH, Ohio State University, Tohoku University, Rudjer Boskovic Institute, University of Valencia, Helmholtz-Zentrum Berlin, Institute of Photonic Technology, Laboratoire MDM Materials and Devices for Microelectronics, Central Laboratory for Solar Energy and New Energy Sources Bulgarian Academy of Sciences, IMEC (Interuniversitair Micro-Electronica Centrum VZW), ENEA (Ente per le Nuove tecnologie, l Energia e l Ambiente), Shanghai University Industrial collaborators: Scanarc, Deutsche Solar, Pillar, Okmetik, Isofoton, Apollon Solar, Cali Solar, Berlin Solar, Meyer & Burger, Kayex, Vesuvius, Tanso, Tokay, Sunways, Isofoton, Oxford Instruments, Schott Solar AG, Pyrogenesis S.A., NT-MDT Europe BV Customers: REC, Elkem Solar, FesilSunergy, NorSun, Hydro Solar, Umoe Solar, Scatec, CruSin, Hydro Al, Vetro Solar, Metallkraft, Washington Mills, StatoilHydro 10

11 Oppsummering Har pekt på hva NTNU / SINTEF gjør Hvorfor: Solcellestrøm kan komme hele verden til gode hvis prisen blir akseptabel Store muligheter for norsk / trøndersk næringsliv Store miljømessige fortrinn ved norsk produksjon Hvordan: Øke antall utdannete kandidater Bedre forskning gir bedre undervisning og mer spin-off Nærhet mellom undervisning - forskning - industriproduksjon Nye laboratorier gir bedre forskning 11

12 12

13 BARK 13

14 Skisse