Gjenbruk av solcelleavfall kan etablere ny solindustri i Europa
Normalt behandles silisiumstøvet som avfall. Nå blir det til nye solceller i laben hos SINTEF som tar gamle solceller tilbake i produksjonen, noe som kanskje kan gjøre at man får etablert en ny solindustri i Europa.
Solceller står for 60 prosent av verdens vekst i fornybar energi, men er avhengig av kostbar og energikrevende utvinning av silisium. I dag kommer det meste av silisium fra Kina, som har en dominerende rolle som solcelleprodusent i verden. Europa er avhengige av råvarer fra Asia, og det gjelder også silisium. Stigende energipriser og råvarepriser gjør det viktig å finne gode løsninger som kan ta mer av solcelleproduksjonen tilbake på europeiske hender. Nå vil man bruke sagspon for å redusere avhengigheten av Kina.
Ny vår
Solcelleprosjektet Icarus arbeider for å ta silisiumavfallet tilbake i produksjonen for å lage nye solceller.
– Dette kan føre til en ny vår for den europeiske solindustrien at man får etablert en ny solindustri i Europa, sier Martin Bellmann. Han er senior forretningsutvikler i SINTEF Industrier og koordinerer det internasjonale solcelleprosjektet Icarus.
– Siden 2008 dominerer Kina solcelleindustiren
Med høye energipriser og ønske om å være mindre avhengig av Kina er det ønskelig å reintrodusere solcelleindustrien til Europa, men prisen på silisium nå er høy (da 12 usd per kg) i fjor 38 usd, sier Bellmann.
I dag er 90 prosent av alle solceller av silisium, derfor gjelder det å finne gode løsninger for å lage silisium som ikke finnes i naturen. For å lage trenger man kvarts, som er et mineral som inneholder silisium som er bundet med oksygen.
– Vi må fjerne oksygen, det gjøres gjennom en metallurgisk prosess med høy temperatur, man bruker kvarts og karbon, karbon fjerner oksygen fra silisium – sluttprodukt gir en 99 prosent rent metallurgisk silisium, man kjører en raffineringsprosess, da får man et superrent silisium med en renhetsgrad på 99.9999 til 99.9999999 prosent. Da har man silisiummaterialet som trengs for å lage solceller. For å lage solceller må man først smelte silisium og størkne det i silisiumkrystaller som må sages opp i veldig tynne skiver, det er disse skivene, også kalt «wafers», som brukes for å lage selve solcellene.
– Skivene kan ha en tykkelse på 0,1 millimeter, så når krystallen skal sages opp, blir det spon, så mye som ca. 35% av silisium blir til spon, selv om silisiumkrystallen sages opp med tynne diamanttråder, forklarer Bellmann.
Per i dag gjøres det ikke så mye med silisium-sponen, det har man i hovedsak kastet.
– Hvis man tenker på den mengden som produseres globalt i hele verden av silisiumskiver utgjør det en stor mengde avfall som går tapt. I Icarus prosjektet jobber vi med å reintrodusere silisiumavfallet i verdikjeden for å lage nye solceller – dette er sirkulærøkonomi, sier Bellmann.
Icarus startet 1. juni 2021, prinsippet er testet på lab, i mindre skala, nå er det søkt om å gjøre en oppskalering av teknologien med fire industrielle piloter.
– Om et år er vi kanskje klar for å kjøre demonstrasjon på stor skala i samarbeid med aktører som ønsker å ta dette videre i produksjon og kommersialisering. -I det store bildet kan man tenke seg at Icarus er viktig skritt i retning av å ta solcelleindustrien tilbake til Europa. Utvinning av silisium er en meget energikrevende prosess, i Norge har vi ren energi som danner grunnlag for bærekraftig produksjon, sier Bellmann som håper forskningen kan danne grunnlag for ny industri også i Norge.
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 arbeider 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 Umweltinstitut, SGL Carbon (alle i Tyskland), Cidetec (Spania), University of Cyprus (Kypros), Magneti Marelli (Italia), Gränges (Sverige) og Chemconserve (Nederland).
.jpg)
.jpg)
.jpg)
