Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale...

60
Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner Forelesning onsdag 29/9-04 ”Solenergi og solceller” Håvard Karoliussen Institutt for Materialteknologi

Transcript of Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale...

Page 1: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Fag

: E

P010

0 E

nerg

ifram

tider

og

milj

øvis

jone

r

Fore

lesn

ing

onsd

ag 2

9/9-

04”S

olen

ergi

og

solc

elle

r”

Håv

ard

Kar

oliu

ssen

Inst

itutt

for M

ater

ialte

knol

ogi

Page 2: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Kild

e : B

P –

Stat

istic

al R

evie

w 2

004

Ver

dens

ene

rgifo

rbru

k øk

er g

radv

is

Ver

dens

forb

ruke

t av

prim

ær e

nerg

i økt

e m

ed 2

.9%

i 20

03.

Det

te e

rhø

yere

enn

tiår

stre

nden

1.7

%.

Kin

a øk

te m

ed 1

4% i

2003

.

Et t

onn

olje

ekvi

vale

nter

er

den

ener

gien

som

fås u

t når

en

forb

renn

er e

t ton

n ol

je.

Forb

renn

ing

av e

t ton

n ol

je ti

lsva

rer

en e

nerg

imen

gde

på 4

2 G

J (G

J =

Gig

ajou

le =

109 J

oule

).

Page 3: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

De

foss

ile e

nerg

ires

surs

ene

vare

r ik

ke e

vig

Kild

e : B

P –

Stat

istic

al R

evie

w 2

004

BP’

s pro

gnos

er v

iser

at d

et ta

r 41

år fø

r ver

dens

olje

ress

urse

r tar

slut

t, m

ens d

et ta

r 67

årfø

r ver

dens

gas

sres

surs

er ta

r slu

tt. S

like

tall

er sv

ært

usik

re, m

en d

e gi

r en

anty

dnin

g om

tidsh

oris

onte

n de

t er s

nakk

om

før v

erde

n be

høve

r en

ny e

nerg

ibæ

rer.

Page 4: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Går

vi m

ot e

n en

ergi

kris

e ?

Når

tilg

ange

n på

foss

ilt b

rens

el a

vtar

sam

tidig

som

ver

dens

glo

bale

ene

rgib

ehov

øker

, er d

et o

ppla

gt a

t ver

den

står

ove

nfor

en

snar

lig e

nerg

ikris

e. D

ette

er

skje

mat

isk

vist

i fig

uren

und

er.

Figu

ren

er h

ente

t fra

hef

tet ”

Nye

forn

ybar

e en

ergi

kild

er”

som

ble

utg

itt a

v K

anEn

ergi

i 20

01.

Det

te h

efte

t lig

ger o

nlin

e på

adr

esse

n : h

ttp://

ww

w.k

anen

ergi

.no/

fakt

a.ht

m

Page 5: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Hvo

rfor

forn

ybar

ene

rgi ?

Bru

ken

av fo

ssile

ene

rgib

ære

re m

edfø

rer o

gså

milj

ømes

sige

kons

ekve

nser

som

uts

lipp

av k

limag

asse

n ka

rbon

diok

sid

(CO

2) o

ghe

lses

kade

lige

forb

inde

lser

som

nitr

øse

gass

er (N

Ox)

, som

er s

ærli

gpr

oble

mat

isk

ved

bilk

jørin

g i b

yer o

g te

ttste

der.

Det

er d

erfo

r to

hove

dgru

nner

til å

vur

dere

and

re e

nerg

ibæ

rere

enn

kar

bonh

oldi

gebr

enns

toff

:

i) B

egre

nsni

ngen

i jo

rden

s res

surs

er a

v fo

ssilt

bre

nnst

off.

ii) M

iljøp

robl

emer

kny

ttet t

il br

uk a

v fo

ssilt

bre

nnst

off.

For å

dek

ke v

erde

ns fr

emtid

ige

ener

gibe

hov,

en ø

ke b

ruke

n av

forn

ybar

e en

ergi

kild

er so

m v

annk

raft,

sole

nerg

i, vi

ndkr

aft,

bølg

ekra

ft, ti

deva

nnsk

raft,

saltk

raft,

geo

term

isk

ener

gi o

g bi

oene

rgi.

Page 6: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Nor

ges e

lforb

ruk

var i

200

2 på

121

TW

h (T

era-

wat

t-tim

er, T

era

=10

12).

Ove

r 99%

av

Nor

ges e

lekt

risite

tspr

oduk

sjon

er b

aser

t på

vann

kraf

t. I

dag

er n

este

n al

le v

assd

rag

som

det

er m

ulig

å b

ygge

ut, a

llere

de u

tbyg

d. D

agen

s elfo

rbru

k lig

ger p

å gr

ense

n av

hva

nors

k va

nnkr

aft k

an le

vere

. V

år fr

ihet

er i

kke

så st

or le

nger

.V

annk

raftn

asjo

nen

Nor

ge m

å vu

rder

e an

dre

alte

rnat

ive

ener

giki

lder

for e

lekt

risite

tspr

oduk

sjon

. Sk

al v

i sat

se p

å ga

sskr

aft e

ller f

orny

bar

ener

gi ?

Det

tota

le e

nerg

iforb

ruke

t i N

orge

er n

este

n do

bbel

t så

stor

t som

elfo

rbru

ket.

Det

bru

kes b

etyd

elig

e m

engd

er a

v fo

ssilt

bre

nsel

båd

ei t

rans

ports

ekto

ren

og ti

l opp

varm

ing.

I å

r 200

0 va

r det

tota

leen

ergi

forb

ruke

t i N

orge

227

TWh

eksk

lusi

v of

fsho

rein

dust

rien

og in

tern

asjo

nal s

kips

fart.

Nor

ge’s

ene

rgifo

rbru

k

Page 7: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ikke

alle

land

er s

å he

ldig

e so

m N

orge

hvo

r vi k

an ti

lpas

sekr

aftp

rodu

ksjo

nen

til k

raftf

orbr

uket

ved

å ta

ppe

og fy

lleva

nnm

agas

inen

e. I

en

rekk

e la

nd e

r ikk

e el

nette

t så

godt

utb

ygd

som

i N

orge

. I s

olrik

e ul

and

med

dår

lig u

tbyg

d el

nett,

vil

bruk

av

solc

elle

r væ

re m

ye m

er in

tere

ssan

t enn

i N

orge

.

Alle

som

els

ker s

olen

vet

at i

kke

alle

dag

er e

r lik

e so

lrike

.So

linns

trålin

gen

varie

rer k

rafti

g m

ed d

ag, n

att o

g år

stid

er.

For å

kunn

e ha

tilg

ang

på e

nerg

i i so

lfatti

ge ti

mer

, er d

et b

ehov

for e

tla

grin

gsm

ediu

m. V

ed b

ruk

av so

lcel

ler e

r det

nød

vend

ig å

kob

ledi

sse

til e

t bat

teri

elle

r til

en e

lekt

roly

sece

lle, d

erso

m e

n ik

keum

idde

lbar

t har

beh

ov fo

r strø

mm

en fr

a so

lcel

len

elle

r kan

over

føre

elp

rodu

ksjo

nen

til e

t eln

ett.

De

stør

ste

solc

elle

park

ene

ive

rden

er k

oble

t dire

kte

på st

røm

nette

t.

Ene

rgie

n fr

a so

lcel

lene

lagr

es

Page 8: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solin

nstrå

linge

n til

jord

en i

løpe

t av

et å

r tils

vare

r ca

1500

0ga

nger

hel

e ve

rden

s årli

ge e

nerg

iforb

ruk.

En k

an d

ekke

hel

e ve

rden

s ene

rgib

ehov

ved

å b

eleg

ge c

a 0.

1% a

vve

rden

s ørk

enom

råde

r med

solc

elle

r. D

ette

vis

er a

t det

er e

t sto

rtpo

tens

iale

forb

unde

t med

å u

tnyt

te m

er a

v so

linns

trålin

gen.

Sole

n gi

r op

phav

til

alt l

iv p

å jo

rden

.

Page 9: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Sole

n be

står

av

omkr

ing

92.1

% h

ydro

gen,

7.8

% h

eliu

m o

g ba

re0.

1 %

av

andr

e el

emen

ter.

Sol

varm

en k

omm

er fr

a nu

kleæ

refu

sjon

spro

sess

er, h

vor h

ydro

gen

omda

nnes

til h

eliu

m.

Ved

kje

rner

eaks

jone

ne m

iste

r sol

en e

n m

asse

tils

vare

nde

4.3

mill

ione

r ton

n pr

. sek

und.

Den

ne m

asse

n bl

ir om

dann

et ti

lst

rålin

gsen

ergi

. H

ver k

vadr

atm

eter

av

sole

ns o

verf

late

uts

tråle

r en

effe

kt p

å 63

.1 M

W.

Bar

e en

lite

n de

l av

denn

e va

rmen

når

jord

over

flate

n.

Sole

n er

en

varm

kul

e

Sole

ns o

verf

late

hol

der e

n te

mpe

ratu

r på

ca 6

000

K.

Man

kan

se p

å so

len

som

en

varm

ebok

s som

uts

tråle

r var

me.

Page 10: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solk

onst

ante

n (A

M0)

: So

linns

trål

ing

til jo

rdat

mos

fære

n

Avs

tand

en fr

a so

len

til jo

rden

er c

a 1.

5⋅10

8 km

. D

enne

avs

tand

en v

arie

rer c

a 1.

5%m

ed jo

rdba

nen

gjen

nom

åre

t. S

olin

nstrå

linge

n so

m n

år jo

rdat

mos

fære

n, a

vtar

med

kvad

rate

t av

avst

ande

n til

sole

n. D

ette

gjø

r at d

en to

tale

solin

nstrå

linge

n ut

enfo

rjo

rdat

mos

fære

n va

riere

r mel

lom

132

5 W

/m2 o

g 14

20 W

/m2 .

Den

gje

nnom

snitt

lige

solin

nstrå

linge

n til

jord

en g

jenn

om å

ret,

som

kal

les f

orso

lkon

stan

ten,

er l

ik 1

367

± 2

W/m

2 . S

olko

nsta

nten

(136

7 W

/m2 )

bet

egne

s ofte

AM

0 (A

ir M

ass 0

).

Page 11: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Inte

nsite

ten

til so

llyse

t blir

gra

dvis

redu

sert

ette

rhve

rt so

m d

et g

årgj

enno

m jo

rdat

mos

fære

n. O

zon,

van

ndam

p og

kar

bond

ioks

id i

atm

osfæ

ren

abso

rber

er st

rålin

g so

m h

ar b

este

mte

bøl

gele

ngde

r.

Solin

tens

itete

n re

duse

res g

jenn

om a

tmos

fære

n

Page 12: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Når

sole

n st

år i

seni

t (dv

s φ =

0o )

, vil

lyse

t pas

sere

det

tynn

est m

ulig

elu

ftlag

et.

Den

luftm

asse

n so

m ly

set d

a pa

sser

er, s

ette

s lik

AM

1.M

engd

e lu

ft so

m ly

set m

å pa

sser

e øk

er m

ed v

inke

len φ.

Hvi

s AM

=2, m

å ly

set p

asse

re e

n ga

ngve

i gje

nnom

atm

osfæ

ren

som

er

dobb

elt s

å la

ng so

m d

en k

orte

ste

vei (

AM

1).

Det

te ti

lsva

rer e

n vi

nkel

i for

hold

til v

ertik

alen

60o .

Vin

kele

n ka

n fin

nes v

ed e

n en

kel t

rigon

omet

risk

betra

ktni

ng :

cos

(φ) =

(hos

ligge

nde

kate

t)/(h

ypot

enus

en)

= A

M1/

AM

X

For

AM

2 : c

os(φ

) = A

M1/

AM

2

=

1/2

= 0

.5 ⇒

φ

= 60

o

Solin

nstr

ålin

gen

er a

vhen

gig

av st

rålin

gsvi

nkel

en

Page 13: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Figu

ren

unde

r vis

er e

nerg

iinnh

olde

t i so

llyse

t som

funk

sjon

av

bølg

elen

gde.

Teo

retis

k ka

n en

se p

å so

len

som

et s

vart

lege

me

(bla

ckbo

x) v

ed c

a 60

00 K

som

strå

ler u

t var

me.

I fig

uren

er i

nten

site

ts-

kurv

en fo

r ”sv

art l

egem

e st

rålin

g” sa

mm

enlig

net m

ed e

nerg

iinnh

olde

ti A

M0

og A

M1.

5 sp

ektre

ne.

Solly

set i

nneh

olde

r m

ange

ulik

e bø

lgel

engd

er

Page 14: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solly

set i

nneh

olde

r båd

e U

V-s

tåle

r (bø

lgel

engd

e 0.

1-0.

4 µm

),sy

nlig

lys s

tråle

r (0.

4-0.

76 µ

m) o

g in

frar

øde

strå

ler (

0.76

-100

µm).

Page 15: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Forn

ybar

ene

rgi v

ed b

ruk

av so

lcel

ler

Solc

elle

r kal

les p

å en

gels

k of

te ”

Phot

ovol

taic

( PV

) sol

ar c

ells

” og

omda

nner

solly

s dire

kte

til n

yttig

ele

ktris

k en

ergi

. Det

foto

aktiv

em

ater

iale

t i e

n so

lcel

le b

estå

r av

halv

lede

re, h

vor s

ilisi

um (S

i) er

det

mes

t van

lige.

Page 16: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Mat

eria

ler

til so

lcel

ler

Ove

r 95%

av

alle

solc

elle

r som

prod

user

es i

verd

en i

dag

er b

aser

tpå

silis

ium

. B

åde

poly

krys

talli

nsk,

mon

okry

stal

linsk

og

amor

ft si

lisiu

mka

n br

ukes

i so

lcel

ler.

Et

mon

okry

stal

linsk

mat

eria

le e

r et

mat

eria

le so

m in

neho

lder

bar

e en

Si-k

ryst

all (

enkr

ysta

ll), m

ens e

tpo

lykr

ysta

lllin

sk m

ater

iale

inne

hold

er m

ange

kry

stal

ler.

And

re so

lcel

lem

ater

iale

r som

bru

kes e

r kad

miu

m te

llurid

(CdT

e), g

erm

aniu

m (G

e), g

alliu

mar

seni

d (G

aAs)

og

kobb

erin

dium

dise

leni

d (C

IS).

Page 17: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Poly

krys

talli

nsk

(mul

tikry

stal

linsk

)si

lisiu

m e

r mes

t van

lig m

ed e

nm

arke

dsan

del p

å 62

% a

v ve

rden

sso

lcel

lepr

oduk

sjon

. Ti

l høy

re e

r det

vist

et b

ilde

av e

n so

lcel

lepl

ate

avm

ultik

ryst

allin

sk si

lisiu

m.

Plat

en e

rpr

odus

ert a

v Sc

anC

ell o

g ha

rdi

men

sjon

10

x 10

cm

. Leg

g m

erke

til h

vor g

odt e

n se

r de

ulik

ekr

ysta

llene

som

mør

ke o

g ly

seom

råde

r i b

ildet

. D

e ho

rison

tale

stre

kene

over

flate

n er

strø

mtil

lede

re a

v al

umin

ium

.

Poly

krys

talli

nsk

silis

ium

er

mes

t van

lig

Page 18: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

71 Lu

1 H4 Be 12 Mg

3 Li

11 Na

2 He

20 Ca 38 Sr

19 K 37 Rb

56 Ba

55 Cs

88 Ra

87 Fr

22 Ti

40 Zr

21 Sc 39 Y72 H

f10

3

Lr

105

Db

104

Rf

74 W73 Ta

24 Cr

42 Mo

23 V 41 Nb

26 Fe 44 Ru

25 Mn

43 Tc

28 Ni

46 Pd

27 Co 45 Rh

30 Zn 48 Cd

29 Cu 47 Ag

76 Os

108

Hs

75 Re

107

Bh

106

Sg

78 Pt 110

Uun

77 Ir 109

Mt

80 Hg

112

Uub

79 Au

111

Uuu

14 Si 32 Ge

13 Al

31 Ga

50 Sn49 In

16 S 34 Se

15 P 33 As

52 Te

51 Sb54 X

e53 I

18 Ar

36 Kr

17 Cl

35 Br

82 Pb81 T

l11

3U

ut

84 Po83 B

i86 Rn

85 At

6 C5 B

8 O7 N

10 Ne

9 F

98 Cf

97 Bk

100

Fm99 E

s10

2N

o10

1M

d

66 Dy

65 Tb

68 Er

67 Ho

70 Yb

69 Tm

92 U91 Pa

94 Pu93 Np

96 Cm

95 Am

60 Nd

59 Pr62 Sm

61 Pm64 Gd

63 Eu

90 Th

89 Ac

58 Ce

57 La

1

2

34

56

78

910

1112

1314

1516

17

18

71 2 3 4 5 6

6 7 De

vikt

igst

e el

emen

tene

i jo

rdsk

orpa

IA

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VII

AV

IIIA

IBII

B

IIIB

IVB

VB

VIB

VII

BVII

IB

Vik

tige

elem

ente

r i jo

rdsk

orpa

i ve

kt%

: o

ksyg

en 4

6.6,

silis

ium

27.

7, a

lum

iniu

m 8

.1, j

ern

5.0,

kal

sium

3.6

, nat

rium

2.8

, kal

ium

2.6

, mag

nesi

um 2

.1, a

lle a

ndre

1.5

Page 19: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Silis

ium

er n

est e

tter o

ksyg

en d

et g

runn

stof

fet s

om d

et fi

nnes

mes

tav

i jo

rdsk

orpe

n. I

nnho

ldet

av

silis

ium

er 2

7,7

vekt

%.

Silis

ium

finn

es ik

ke i

fri t

ilsta

nd i

natu

ren,

men

er v

anlig

vis b

unde

ttil

oks

ygen

i si

likat

min

eral

er. S

ilisi

umok

sid,

SiO

2, fo

reko

mm

er so

msa

nd, k

varts

, ber

gkry

stal

l, am

etys

t m.m

. Sili

kate

ne e

r den

mes

tut

bred

te g

rupp

en a

v al

le m

iner

alen

e i j

ords

korp

en.

Fore

kom

st a

v si

lisiu

m

Krit

thvi

te sa

ndst

rend

erin

neho

lder

mye

silis

ium

Page 20: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Met

allu

rgis

k gr

ad si

lisiu

m (M

G-S

i)Si

frem

still

es i

hove

dsak

fra

kvar

ts (S

iO2)

ved

kar

bote

rmis

kre

duks

jon

der t

empe

ratu

ren

ligge

r i o

mrå

det 1

500-

2000

o C :

S

iO2 +

C →

Si +

CO

2

Si so

m d

anne

s på

denn

e m

åten

kal

les f

or m

etal

lurg

isk

grad

silis

ium

(MG

-Si).

Det

nor

ske

firm

aet E

lkem

(http

://w

ww

.elk

em.n

o) e

r en

avve

rden

s stø

rste

pro

duse

nter

av

silis

ium

med

såka

lt m

etal

lurg

isk

kval

itet (

MG

-Si).

Ren

hete

n til

MG

-Si l

igge

r typ

isk

mel

lom

98.

5 og

99,

5 %

Si.

Met

allu

rgis

k si

lisiu

m b

ruke

s som

lege

rings

elem

ent i

stål

og

alum

iniu

msl

eger

inge

r og

til e

n re

kke

kjem

iske

pro

dukt

er so

m b

lant

anne

t sili

kone

r. M

G-S

i er i

kke

rent

nok

til å

kun

ne b

enyt

tes i

solc

elle

r.

Page 21: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

En d

el M

G-S

i gje

nnom

går (

i utla

ndet

) en

omfa

ttend

e, e

nerg

i-kr

even

de o

g ko

stba

r kje

mis

k re

nsin

g til

et e

kstre

mt r

ent s

ilisi

um-

mat

eria

le so

m b

eteg

nes s

om e

lekt

roni

kk k

valit

et (E

G-S

i). R

enhe

ten

til d

ette

mat

eria

let e

r ca

99.9

9999

999

% si

lisiu

m (1

0 ni

tall)

. D

et e

rva

nske

lig å

sette

et e

ksak

t ren

hets

krav

ford

i ren

hete

n er

avh

engi

g av

hvilk

e ty

pe fo

rure

nsni

ngse

lem

ente

r en

har.

Men

s MG

-Si p

åve

rden

smar

kede

t sel

ges t

il en

pris

rund

t 7 k

r/kg

, lig

ger

pris

en p

å E

G-S

i på

ca 4

00kr

/kg.

EG

-Si l

ages

ikke

iN

orge

.

EG

-Si b

ruke

s i m

icro

chip

s i P

C’e

r

Silis

ium

av

elek

tron

ikk-

kval

itet (

EG

-Si)

Page 22: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solc

elle

indu

strie

n er

i da

g ba

sert

på in

nkjø

p av

rest

er(s

krap

mat

eria

le) f

ra e

lekt

roni

kkin

dust

rien

til e

n pr

is p

å ca

200

kr/

kg.

Men

s ver

dens

mar

kede

t for

solc

elle

r vis

er e

n år

lig v

ekst

20-4

0%,

er v

ekst

en i

elek

troni

kkin

dust

rien

bare

10%

. D

ette

er n

å i f

erd

med

å fø

re ti

l et u

nder

skud

d i t

ilfør

sele

n av

"bi

llig"

skra

pmat

eria

lefr

a el

ektro

nikk

indu

strie

n, o

g er

i da

g en

alv

orlig

hin

drin

g fo

r vek

sten

av so

lcel

lem

arke

det.

Silis

ium

som

ben

ytte

s i so

lcel

ler b

ehøv

er ik

ke v

ære

så re

nt so

m E

G-

Si. E

n re

nhet

ca 9

9.99

9 - 9

9.99

99%

Si v

il væ

re ti

lstre

kkel

ig.

Ida

g er

det

(enn

å) in

gen

indu

strie

lle p

rose

sser

som

er i

nnre

ttet

spes

ielt

for p

rodu

ksjo

n av

silis

ium

med

solc

elle

kval

itet (

SoG

-Si),

men

en

rekk

e in

dust

risel

skap

er o

g fo

rskn

ings

inst

itusj

oner

fors

øker

åut

vikl

e en

slik

pro

sess

. D

ette

er o

gså

et fo

rskn

ings

felt

på N

TNU

og

Sint

ef g

jenn

om p

rosj

ekte

t "Fr

a sa

nd ti

l sol

celle

r”.

Solc

elle

silis

ium

er

skra

pmet

all f

ra e

lekt

roni

kkin

dust

rien

Page 23: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ren

t sili

sium

har

for

dårl

ig le

dnin

gsev

neSi

lisiu

m e

r et h

alvl

eder

mat

eria

le m

ed fi

re v

alen

sele

ktro

ner i

det

ytre

skal

let.

Ren

t sili

sium

har

dår

lig le

dnin

gsev

ne fo

rdi

elek

trone

ne e

r ste

rkt b

unde

t i m

ater

iale

t.

Ledn

ings

evne

n (o

g ha

lvle

dere

gens

kape

ne) k

an k

ontro

llere

s nøy

eve

d sm

å til

sats

er a

v fr

emm

edat

omer

som

bor

(B) o

g fo

sfor

(P).

Enka

n bå

de h

a do

nord

opin

g (n

-type

hal

vled

er) o

g ak

sept

ordo

ping

(p-

type

hal

vled

er). Don

ordo

ping

Aks

epto

rdop

ing

Page 24: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

En so

lcel

le b

estå

r i h

oved

sak

av e

n ty

nn sk

ive

(ca

0,3

mm

tykk

) av

silis

ium

. I n

orsk

solc

elle

term

inol

ogi b

ruke

s ofte

det

eng

elsk

e or

det

for s

kive

som

er ”

waf

er”.

En d

el a

v sk

iven

er t

ilsat

t sm

å m

engd

er a

v gr

unns

toff

et b

or (B

) og

bete

gnes

som

p-d

opet

. En

anne

n de

l av

Si-s

kive

n er

n-d

opet

med

små

tilsa

tser

av

grun

nsto

ffet

fosf

or (P

). I

tille

gg e

r det

lagt

etan

tiref

lekt

eren

de b

eleg

g (f

.eks

. av

silis

ium

nitri

d) o

g st

røm

føre

nde

met

allis

ke k

onta

kter

av

alum

iniu

m.

En so

lcel

lepl

ate

er ty

pisk

100

cm

2 og

gir v

ed b

elys

ning

ut e

nsp

enni

ng p

å 0.

5-0.

6 V

og

en st

røm

styr

ke p

å m

aks 3

A i

fullt

sols

kinn

. D

ette

tils

vare

r en

mak

seff

ekt p

å 1.

8 W

for e

n ce

lle p

å 10

0cm

2 .

Opp

bygn

ing

av e

n so

lcel

le

Page 25: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Opp

bygn

ing

av e

n so

lcel

le

Page 26: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

En si

lisiu

m so

lcel

le v

irker

som

en

pn-d

iode

. En

dio

de fu

nger

er sl

ik a

tst

røm

men

bar

e ka

n gå

en

vei.

Når

n-ty

pe o

g p-

type

silis

ium

er i

kon

takt

med

hve

rand

re, d

anne

s et e

lekt

risk

felt.

De

frie

ele

ktro

nene

n-si

den

ser e

tter p

ositi

ve h

ull s

om d

e ka

n fa

lle n

ed i.

Når

n-ty

pe k

oble

s sam

men

med

p-ty

pe, s

er p

luts

elig

de

frie

ele

ktro

nene

alle

hul

lene

p-si

den,

og

elek

trone

ne v

il fly

te o

ver t

il p-

side

n og

fylle

man

ge h

ull l

angs

gre

nsen

.

Vir

kem

åten

til e

n so

lcel

le

Page 27: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Når

man

ge e

lekt

rone

r har

gåt

t ove

r fra

n-s

iden

til p

-sid

en, v

il de

t ette

r hve

rtda

nnes

en

barr

iere

i pn

-ove

rgan

gen.

grun

n av

ladn

inge

n bl

ir de

t van

skel

iger

eog

van

skel

iger

e fo

r ele

ktro

ner f

ra n

-sid

en å

kry

sse

over

til p

-sid

en.

Ette

r hve

rtop

pnås

det

en

likev

ekt m

ed e

t ele

ktris

k fe

lt so

m sk

iller

de

to si

dene

.

Det

ele

ktris

ke fe

ltet f

unge

rer s

om e

n di

ode

hvor

ele

ktro

ner k

an fl

yte

(pre

sses

) fra

p-si

den

til n

-sid

en, m

en ik

ke m

otsa

tt ve

i. B

arrie

reko

ntak

ten

gir e

lekt

rone

ne e

nsl

ags f

jellt

oppe

ffek

t. D

et e

r let

t å k

latre

ned

fjel

let (

til n

-sid

en),

men

s det

er

svæ

rt va

nske

lig (u

mul

ig) å

kla

tre o

pp fj

elle

t (til

p-s

iden

).

Vir

kem

åten

til e

n so

lcel

le fo

rts.

Page 28: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Vir

kem

åten

til e

n so

lcel

le fo

rts.

Page 29: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Vir

kem

åten

til e

n so

lcel

le fo

rts.

Hve

rt fo

ton

med

tils

trekk

elig

ene

rgi v

il sl

å lø

s et e

lekt

ron

og sa

mtid

igge

nere

re e

t ele

ktro

nhul

l. D

et e

r for

skje

ll på

hvo

r lan

gt in

n i m

ater

iale

tfo

tone

ne tr

enge

r. S

iden

n-o

mrå

det b

are

er 0

.5 µ

m ty

kt, v

il de

fles

tefo

tone

ne tr

enge

inn

i p-o

mrå

det s

om e

r ca

300 µm

tykt

.

Hvi

s et e

lekt

ron

slås

løs n

ær p

n-ov

erga

ngen

, vil

det e

lekt

riske

felte

tse

nde

elek

trone

r ove

r til

n-si

den

og h

ull t

il p-

side

n. D

ette

føre

r til

enyt

terli

gere

fors

kyvn

ing

av e

lekt

ronø

ytra

litet

en.

Elek

trone

ne v

il st

røm

me

gjen

nom

den

ytre

kre

tsen

slik

at d

e ko

mm

ertil

bake

til p

-sid

en.

Elek

trons

trøm

men

i de

n yt

re k

rets

gen

erer

er st

røm

.D

et e

lekt

riske

felte

t gir

opph

av ti

l en

celle

spen

ning

. Fo

r sili

sium

ligge

r cel

lesp

enni

ngen

et s

ted

mel

lom

0.5

og

0.6

V.

Page 30: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ener

gini

vået

som

val

ense

lekt

rone

ne b

efin

ner s

eg i

kalle

sva

lens

bånd

et. S

ilisi

um e

r en

halv

lede

r hvo

r val

ensb

ånde

t er

fulls

tend

ig fy

lt op

p av

ele

ktro

ner.

Det

te b

etyr

at e

lekt

rone

ne e

rst

erkt

bun

det t

il at

omen

e, sl

ik a

t det

er s

vært

få fr

ie e

lekt

rone

r.R

ent s

ilisi

um e

r der

for i

utg

angs

punk

tet e

n då

rlig

strø

mle

der.

For å

få e

lekt

risk

ledn

ing,

elek

trone

r slå

s løs

og

eksi

tere

s til

ethø

yere

ene

rgin

ivå.

Det

te h

øyer

e en

ergi

nivå

et k

alle

s for

ledn

ings

bånd

. En

ergi

fors

kjel

len

mel

lom

val

ensb

ånde

t og

ledn

ings

bånd

et b

eteg

nes b

åndg

apet

(Eg)

.

Stør

rels

en p

å bå

ndga

pet e

r mat

eria

lavh

engi

g. F

or si

lisiu

m e

rbå

ndga

pet p

å 1.

1 eV

(eV

= e

lekt

ronv

olt =

1.6

02⋅1

0-19 J

).

Solly

set s

lår

løs e

lekt

rone

r

Page 31: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ener

gien

(E) i

lyse

t (el

ektro

mag

netis

k st

rålin

g) e

r gitt

ved

form

elen

:

E

= h⋅f

= (h

⋅c)/λ

der

f =

c/λ

hvor

h =

6.6

25⋅1

0−34

J⋅s

(Pla

nck’

s kon

stan

t)

f = ly

sets

frek

vens

(s−1

)

c =

3.0

0⋅10

8 m

/s

(lysh

astig

hete

n)

λ

= ly

sets

bøl

gele

ngde

(m)

Solly

set i

nneh

olde

r man

ge u

like

bølg

elen

gder

. B

are

foto

ner m

eden

ergi

stør

re e

nn b

åndg

apet

(hf >

Eg)

kan

slå

løs e

lekt

rone

r im

ater

iale

t.

Ene

rgi f

ra so

len

Page 32: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Vir

knin

gsgr

ad fo

r so

lcel

leM

ed v

irkni

ngsg

rad

men

es h

vor s

tor a

ndel

av

den

inns

trålte

sole

nerg

ien

som

om

dann

es ti

l ele

ktris

k en

ergi

i so

lcel

len.

En

solc

elle

av m

ultik

ryst

allin

sk si

lisiu

m h

ar v

irkni

ngsg

rad

i stø

rrel

seso

rden

12-

16 %

. Det

er m

ange

fakt

orer

som

gjø

r at v

irkni

ngsg

rade

n er

så la

v :

1) 1

9.6

% a

v ta

pet s

kyld

es a

t fot

oner

med

for l

av e

nerg

i (hf

< E

g) v

ilpa

sser

e gj

enno

m m

ater

iale

t ute

n å

slå

løs e

lekt

rone

r. H

vis f

orek

sem

pel e

t fot

on h

ar e

nerg

iinnh

old

på 0

.9 e

V, s

å vi

l all

ener

gien

tapt

ute

n at

et e

lekt

ron

eksi

tere

s (sl

ås lø

s).

2) 4

2.0

% a

v ta

pet s

kyld

es h

øyen

ergi

foto

ner.

Hvi

s for

eks

empe

l et

foto

n ha

r et e

nerg

iinnh

old

på 1

.5 e

V, s

å vi

l 1.1

eV

med

til å

slå

løs

et e

lekt

ron

men

s 0.4

eV

tape

s. H

vis f

or e

ksem

pel e

t fot

on h

ar e

ten

ergi

innh

old

på 2

.4 e

V, s

å vi

l 2.2

eV

med

til å

slå

løs t

oel

ektro

ner m

ens 0

.2 e

V ta

pes.

Page 33: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Vir

knin

gsgr

ad fo

r so

lcel

le fo

rts.

3) 7

-8 %

av

tape

t sky

ldes

de

met

allis

ke k

onta

kten

e av

alu

min

ium

topp

en so

m d

ekke

r del

er a

v so

lcel

len.

M

etal

lkon

takt

ene

gir o

gså

ensk

ygge

effe

kt.

4) 6

-8 %

skyl

des r

efle

ksjo

n. S

elv

om c

elle

n ha

r et

antir

efle

ksjo

nsbe

legg

topp

en, s

å vi

l en

del a

v ly

set r

efle

kter

es.

5) 7

-8 %

skyl

des r

ekom

bina

sjon

. Fr

ie e

lekt

rone

r fal

ler n

ed i

posi

tive

elek

tronh

ull f

ør d

e ko

mm

er u

t i d

en y

tre k

rets

en.

Page 34: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Eff

ekte

n fr

a en

solc

elle

Effe

kten

fra

en so

lcel

le a

ngis

ofte

som

Wp,

kW

p el

ler M

Wp.

Subs

krift

en p

står

for p

eak

(topp

). D

ette

tils

vare

r mak

sim

al-

effe

kten

som

en

solc

elle

vil

gi u

t ved

en

test

bely

snin

g på

100

0W

/m2 v

ed 2

5 o C

. Ek

sem

pelv

is så

vil

en so

lcel

le m

ed e

ffek

t på

2kW

p, g

i en

mak

seff

ekt p

å 20

00 W

hvi

s den

uts

ette

s for

en

bely

snin

g til

svar

ende

100

0 W

/m2 .

Kos

tnad

ene

base

rt på

kro

ner p

r. W

p er

uav

heng

ig a

v hv

or i

verd

enan

legg

et st

år. P

risen

for e

n so

lcel

lem

odul

ligg

er i

stør

rels

esor

den

4 $/

Wp

(ca

32 k

r/Wp)

. B

P so

lar o

ppgi

r at p

risen

for e

t ful

lste

ndig

solc

elle

syst

em, s

tørr

e en

n 10

0 w

att,

ligge

r mel

lom

5$

og 3

0$ p

r.W

p (m

ed e

nerg

ilagr

ing,

mon

terin

g et

c.).

Pris

en e

r ste

rkt a

vhen

gig

av st

ørre

lsen

anle

gget

og

hvilk

et la

grin

gssy

stem

en

velg

er.

Page 35: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Pris

pr.

pro

duse

rt k

Wh

Pris

en p

r pro

duse

rt kW

h vi

l væ

re a

vhen

gig

av so

linns

trålin

gen

som

var

iere

r ste

rkt a

vhen

gig

av g

eogr

afis

k lo

kalis

erin

g og

værf

orho

ld.

Men

s en

i Ita

lia k

an re

gne

med

at e

n so

lcel

le m

ed e

n in

stal

lert

topp

effe

kt p

å 1

kWp

vil k

unne

pro

duse

re 1

300

kWh

per å

r, vi

len

i N

orge

bar

e ku

nne

oppn

å m

ello

m 7

00 (i

nor

d) o

g 10

00 (i

sør)

kWh

pr å

r.

Det

er v

erdt

å m

erke

seg

at d

isse

talle

ne e

r gje

nnom

snitt

ligso

linns

trålin

g fo

r hel

e år

et.

Page 36: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Reg

neek

sem

pel m

ed b

asis

i T

rond

heim

La o

ss se

et li

te re

gnes

tykk

e de

r vi ø

nske

r å in

stal

lere

et

solc

elle

syst

em p

å 1

kWp

i Tro

ndhe

im.

Hvi

s en

anta

r en

pris

solc

elle

syst

emet

80 k

r pr.

Wp,

vil

tota

lpris

en p

å an

legg

et v

ære

8000

0 N

OK

.

Med

den

solin

nstrå

linge

n en

har

i Tr

ondh

eim

, kan

en

forv

ente

at

celle

n vi

l kun

ne p

rodu

sere

900

kW

h/år

. I l

øpet

av

celle

ns le

vetid

30 å

r, vi

l den

tota

lt ku

nne

prod

user

e 27

000

kWh.

Pris

en p

r. kW

hbl

ir da

3.0

kr k

Wh.

ha o

ffen

tlige

støt

teor

dnin

ger f

or a

t det

skal

re lø

nnso

mt.

Den

ne fo

renk

lede

ber

egni

ngen

gje

lder

bar

e om

en

ser b

ort f

ra lå

neko

stna

der (

rent

er) t

ilin

vest

erin

ger i

anl

egge

t, sa

mt v

edlik

ehol

d (u

tski

fting

av

batte

rier e

tc.).

Der

for v

il de

nre

elle

pris

en b

li en

del

høy

ere.

Page 37: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solc

elle

prod

uksj

on i

verd

en

I vol

um e

r sol

celle

mar

kede

t for

tsat

t lite

sam

men

ligne

t med

and

reen

ergi

syst

emer

. D

erim

ot v

iser

ette

rspø

rsel

en e

tter s

olce

ller e

nkr

aftig

vek

st, o

g ha

r i d

e si

ste

fem

åre

ne li

gget

i st

ørre

lses

orde

n 20

til 4

0% p

r år.

I 200

3 va

r ver

dens

prod

uksj

onen

av

solc

elle

r på

744

MW

p. D

ette

tils

vare

r en

økni

ng p

å 32

.4%

fra

2002

.

Ver

dens

prod

uksj

onen

av

solc

elle

r gitt

i M

Wp-

DC

Reg

ion

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Japa

n16

.40

21.2

035

.00

49.0

080

.00

128.

6017

1.22

251.

0736

3.91

Eur

opa

20.1

018

.80

30.4

033

.50

40.0

060

.66

86.3

813

5.05

193.

35U

SA34

.75

38.8

551

.00

53.7

060

.80

74.9

710

0.32

120.

6010

3.02

Øvr

ige

6.35

9.75

9.40

18.7

020

.50

23.4

232

.62

55.0

583

.80

Totalt

77.60

88.60

125.80

154.90

201.30

287.65

390.54

561.77

744.08

K

ilde

: Ren

ewab

le E

nerg

y W

orld

Page 38: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Inst

alle

rt so

lcel

leef

fekt

verd

ensb

asis

Ogs

å på

inst

alle

rt so

lcel

leef

fekt

er

det e

n m

arka

nt ø

knin

g. V

erde

nsso

lcel

le-in

stal

lasj

oner

økt

e til

574

MW

i 20

02, s

om re

pres

ente

rte e

nøk

ning

34%

i fo

rhol

d til

200

1.

I Tys

klan

d va

r økn

inge

n på

hel

e76

% i

2002

. D

et e

r tre

land

som

utm

erke

r seg

hvi

s en

ser p

å to

tal

inst

alle

rt so

lcel

leef

fekt

. Ja

pan,

Tysk

land

og

USA

står

til s

amm

enfo

r hel

e 75

% a

v ve

rden

s ins

talle

rteso

lcel

leef

fekt

. Det

er p

oliti

ske

fakt

orer

med

off

entli

ge st

øtte

-or

dnin

ger s

om g

jør a

t net

topp

diss

e tre

land

ene

ligge

r på

topp

.

Page 39: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ver

dens

ti st

ørst

e so

lcel

lepr

odus

ente

rD

e fir

e do

min

eren

de p

rodu

sent

er a

v so

lcel

lem

odul

er i

verd

en e

r Sha

rp, K

yoce

ra,

BP

Sola

r og

Shel

l Sol

ar.

Til s

amm

en st

år d

isse

fire

bed

rifte

ne fo

r ove

r 50%

av

tota

lpro

duks

jone

n av

solc

elle

mod

uler

i ve

rden

. Sh

arp

og K

yoce

ra e

r jap

ansk

ebe

drift

er so

m h

ar st

ørst

epar

ten

av si

n pr

oduk

sjon

i Ja

pan.

BP

Sola

r er e

tve

rden

som

spen

nend

e se

lska

p so

m h

ar so

lcel

lepr

oduk

sjon

i A

ustra

lia, I

ndia

,Sp

ania

og

USA

. Sh

ell S

olar

har

stør

sted

elen

av

sin

solc

elle

prod

uksj

on i

USA

og

Tysk

land

.

Ver

dens

kla

rt st

ørst

epr

odus

ent a

v so

lcel

le-

mod

uler

er S

harp

Cor

pora

tion.

I 2

003

hadd

eSh

arp

en å

rspr

oduk

sjon

tilsv

aren

de 1

98 M

Wp.

Det

te u

tgjo

rde

27%

av

verd

ensp

rodu

ksjo

nen.

Page 40: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solc

elle

indu

stri

i N

orge

IFE

på K

jelle

r har

en

full

prod

uksj

onsl

inje

for p

rodu

ksjo

nav

solc

elle

plat

er.

Det

nor

ske

firm

aet R

EC

”R

enew

able

Ene

rgy

Cor

pora

tion

AS”

har

en

rekk

e da

tters

elsk

ap so

m ti

l sam

men

dek

ker

hele

pro

duks

jons

-pro

sess

en fr

a ur

ent s

ilisi

um (M

G-S

i) til

ferd

ige

solc

elle

-anl

egg.

Tota

lt ha

dde

REC

med

und

erse

lska

per c

a 60

0 an

satte

i20

03.

Alle

sels

kape

ne ti

l REC

er b

aser

t på

solc

elle

prod

uksj

on a

v m

ultik

ryst

allin

sk si

lisiu

m.

Page 41: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

RE

C h

ar v

irks

omhe

t run

dt h

ele

verd

en

Page 42: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ved

fabr

ikke

n ”S

olar

Gra

de S

ilico

n LL

C”

som

ligg

er i

Mos

esLa

ke, W

ashi

ngto

n, U

SA p

rodu

sere

s sol

celle

silis

ium

med

tilst

rekk

elig

renh

et. R

EC k

jøpt

e op

p de

nne

fabr

ikke

n fo

r å v

ære

sikr

et le

vera

nse

av so

lcel

lesi

lisiu

m.

Den

kra

ftige

vek

sten

iso

lcel

lem

arke

det k

an fo

rt fø

re ti

l usi

kre

glob

ale

leve

rans

er a

vsk

rapm

etal

l fra

ele

ktro

nikk

indu

strie

n.

RE

C h

ar p

rodu

ksjo

n av

SoG

-Si i

USA

Page 43: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Scan

Waf

er A

S (h

ttp://

ww

w.sc

anw

afer

.no)

ble

eta

bler

t iG

lom

fjord

(Nor

dlan

d) i

1994

. Se

lve

prod

uksj

onen

kom

i ga

ng i

1997

. I d

ag h

ar S

canW

afer

fabr

ikke

r i G

lom

fjord

og

på H

ærø

ya(P

orsg

runn

). S

canW

afer

er a

llere

de b

lant

ver

dens

lede

nde

prod

u-se

nter

av

Si-s

kive

r (w

afer

s) ti

l sol

celle

indu

strie

n m

ed e

n år

s-om

setn

ing

på n

este

n 90

0 m

ill. k

r i 2

004.

Sel

skap

et h

ar e

nm

arke

dsan

del (

2003

) på

ca 1

6% fo

r sili

sium

skiv

er.

Prod

uksj

on a

v Si

-ski

ver

(waf

ers)

III :

røya

I + II

: G

lom

fjor

d

Page 44: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Si-w

afer

s er

bord

opet

silis

ium

Hel

e sk

iven

bes

tår a

v p-

dope

t Si m

ed c

a 10

16 B

-ato

mer

pr.

cm3 .

Til s

amm

enlig

ning

kan

det

nev

nes a

t ren

t udo

pet s

ilisi

umin

neho

lder

i st

ørre

lses

orde

n 5⋅

1022

silis

ium

atom

er p

r. cm

3 .

En si

lisiu

msk

ive

fra

Scan

Waf

er e

r ca

0.3

mm

tykk

.

Dim

ensj

onen

skiv

en e

rty

pisk

10

x 10

cm

.

Page 45: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Prod

uksj

on a

v si

lisiu

mbl

okke

r ve

d Sc

anW

afer

Det

te e

r en

ener

gi-

krev

ende

pro

sess

.Fo

r å sm

elte

silis

ium

en o

ppi 1

410

o C.

Page 46: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Kild

e : S

canW

afer

Kut

ting

av si

lisiu

msk

iver

(waf

ers)

Page 47: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Sels

kape

t Sca

nCel

l AS

(http

://w

ww

.scan

cell.

no) e

r eta

bler

t iN

arvi

k fo

r å p

rodu

sere

solc

elle

plat

er b

aser

t på

waf

ers f

raSc

anW

afer

AS.

Pro

duks

jone

n ko

m i

gang

i 20

03.

I 200

4 fo

rven

tes

en p

rodu

ksjo

n på

14

MW

p.

En so

lcel

lepl

ate

er b

ordo

pet (

p-le

der)

den

ene

side

n og

fosf

ordo

pet (

n-le

der)

den

andr

e si

den.

Hve

r sol

celle

plat

e gi

r en

spen

ning

0.5-

0.6

V.

Prod

uksj

on a

v so

lcel

lepl

ater

Page 48: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solc

elle

ne fr

a Sc

anC

ell s

ette

s sam

men

til s

tørr

e en

hete

r hos

firm

aet S

canM

odul

e A

S so

m li

gger

i G

lava

, Sve

rige.

I en

mod

ul e

r fle

re c

elle

r kob

let s

amm

en i

serie

og/

elle

r par

alle

ll.Sa

mm

enko

blin

g i s

erie

gir

økt s

penn

ing,

men

s sam

men

kobl

ing

ipa

ralle

ll gi

r økt

strø

m. 3

3 Si

-cel

ler i

serie

gir

mak

s 20

volt.

Solc

elle

mod

uler

bes

tår

av m

ange

solc

elle

plat

er

Page 49: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solc

elle

syst

emEt

solc

elle

syst

em b

estå

r av

en e

ller f

lere

solc

elle

mod

uler

med

lagr

ings

enhe

t (ba

tteri)

og/

elle

r eve

ntue

lt ne

tt-til

kobl

ing.

Det

er

vanl

ig å

kob

le st

ørre

solc

elle

anle

gg d

irekt

e til

eln

ette

t.

Page 50: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Stor

e de

ler a

v ve

rden

har

ikke

utb

ygd

elne

tt. E

n lit

en so

lcel

le k

anvæ

re n

ok fo

r å få

kok

t van

n. F

irmae

t Sol

Ener

gy, s

om o

gså

eies

av

REC

, ska

l sør

ge fo

r at k

ompl

ette

solc

elle

anle

gg k

omm

er u

t til

bruk

erne

i f.e

ks A

frik

a.

Solc

elle

r ka

n gi

ene

rgi t

il de

n fa

ttig

e de

l av

verd

en

Page 51: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Nor

ges s

tørs

te so

lcel

leve

gg e

r på

Glø

shau

gen

Ark

itekt

avde

ling

ved

NTN

U h

ar i

sam

arbe

id m

ed S

inte

f og

BP-

Sola

r sat

t opp

Nor

ges s

tørs

teso

lcel

leve

gg (2

00 m

2 ) p

åG

løsh

auge

n (p

å sø

rveg

gen

av e

nav

de

gam

le e

lekt

robl

okke

ne).

Veg

gen

har e

n m

akse

ffek

t på

16 k

W.

Page 52: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Tys

klan

d sa

tser

stor

t på

forn

ybar

ene

rgi

Tysk

land

er e

t av

de la

nden

e i v

erde

n so

m sa

tser

mes

t på

å øk

ean

dele

n av

forn

ybar

ene

rgi i

forh

old

til d

et to

tale

prim

ær-

forb

ruke

t.

I 200

3 st

amm

et b

are

3.1%

av

Tysk

land

’s p

rimæ

re e

nerg

iforb

ruk

fra

forn

ybar

ene

rgi.

Sel

v en

lite

n an

del f

orny

bar p

å 3.

1%, e

r nok

til å

redu

sere

CO

2 uts

lippe

t med

53

mill

ione

r ton

n pr

. år.

Tysk

land

dek

ket o

pp 7

.9%

av

sitt

elfo

rbru

k fr

a fo

rnyb

ar e

nerg

i i20

03.

De

har s

om m

ål å

dek

ke o

pp 1

2.5%

i 20

10 o

g 20

% i

2020

.

For å

kla

re d

isse

mål

ene,

har

Tys

klan

d iv

erks

att e

n re

kke

offe

ntlig

e st

øtte

ordn

inge

r (bi

llige

lån

i till

egg

til a

t sta

ten

kjøp

erfo

rnyb

ar e

nerg

i til

en g

aran

tert

pris

).

Page 53: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Tys

klan

ds sa

tsin

g på

sole

nerg

i19

99-2

003

: Pro

sjek

tet

”100

.000

roo

fs, 9

9 pf

enni

g”

Ved

utg

ange

n av

200

3 va

r det

60.

000

bygn

inge

r med

solc

elle

r på

take

t.

I 200

4 st

arte

t pro

sjek

tet ”

Ren

ewab

le E

nerg

y So

urce

s Act

(EE

G)”

For n

ye so

lcel

lean

legg

i 20

04 g

jeld

er fø

lgen

de b

etin

gels

er :

Gru

nnbe

løp

: 0.4

568

Euro

/kW

h fo

r alle

type

r sol

celle

anle

gg

For s

olce

ller i

nteg

rert

i byg

ning

stak

: 0.

574

Euro

/kW

h fo

r anl

egg

< 30

kW

0.5

46 E

uro/

kWh

for a

nleg

g m

ello

m 3

0 kW

og

100

kW

0.5

40 E

uro/

kWh

for a

nleg

g ov

er 1

00 k

W

Fasa

dein

stal

lerte

solc

elle

mod

uler

gir

0.05

Eur

o/kW

h ek

stra

.

Bet

alin

g fo

r sol

ener

gi g

aran

tere

s fra

stat

en i

20 å

r med

sam

me

belø

p i a

lle 2

0 år

.I t

illeg

g til

gar

antib

eløp

ene

gir o

gså

stat

en b

illig

e in

vest

erin

gslå

n.

I 200

5 vi

l de

årlig

e be

løpe

ne fo

r nye

anl

egg

redu

sere

s med

5%

. Fr

a 20

06 v

il de

tbl

i en

grad

vis å

rlig

redu

ksjo

n fo

r nye

anl

egg

på 6

.5%

pr.

år

Page 54: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Gru

nnsk

ole

i Dau

chin

gen,

Tys

klan

d

Solc

elle

ne p

å ta

ket h

ar e

ffek

t på

28 k

Wp

Page 55: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Tenn

isha

ll i R

emsc

heid

, Tys

klan

d

Solc

elle

ne p

å ta

ket h

ar e

ffek

t på

28 k

Wp

Page 56: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Støy

barr

ikad

erSo

lcel

ler i

nteg

rert

i stø

ybar

rikad

er e

r et v

anlig

syn

i Mel

lom

-Eu

ropa

. B

åde

i Sve

its, N

eder

land

, Tys

klan

d, F

rank

rike

ogØ

ster

rike

er d

et in

stal

lert

solc

elle

mod

uler

i st

øyba

rrik

ader

lang

sve

ien.

Page 57: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Solc

elle

park

ved

flyp

lass

en i

Saar

bruc

ken,

Tys

klan

d

ca 5

00 m

Solc

elle

park

en o

ppta

r et a

real

4000

0 m

2 , m

ens s

olce

llear

eale

t er 1

8400

m2 .

Park

en h

ar e

n ka

pasi

tet p

å 1.

4 M

Wp.

Årli

g gi

r par

ken

en e

nerg

imen

gde

på13

7200

0 kW

h.

Inve

ster

ings

kost

nade

ne i

park

en v

ar p

å 6.

5 m

illio

ner E

uro.

Med

stat

lige

gara

ntie

rom

0.4

568

Euro

pr.

år, g

ir de

t en

årlig

innt

ekt p

å 62

7000

Eur

o pr

. år.

Page 58: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Ver

dens

stør

ste

solc

elle

park

- 7.

4 M

Wp

”SC

HA

CH

T 3

– K

ohle

ngru

be G

ötte

lbor

n“

Solc

elle

park

en li

gger

i en

ned

lagt

kul

lgru

ve.

Der

det

tidl

iger

e bl

epr

odus

ert f

orur

ense

nde

ener

gi, s

kal d

et n

å pr

odus

eres

ren

ener

gi.

Page 59: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Dat

a ”

SCH

AC

HT

3 –

Koh

leng

rube

Göt

telb

orn“

Solc

elle

park

en i

Göt

telb

orn

skal

stå

ferd

ig i

2004

. D

e to

tale

inve

ster

ings

kost

nade

ne e

r 35

mill

ione

r Eur

o.

Park

en o

ppta

r et a

real

1650

00 m

2 . D

ette

tils

vare

r 23

fotb

all-

bane

r. D

et sa

mle

de a

real

et a

v so

lcel

lem

odul

ene

er 7

2000

m2 ,

som

gir

en e

ffek

t på

like

unde

r 7.4

MW

p.

Park

en k

an le

vere

en

ener

gim

engd

e på

725

2000

kW

h/år

. D

ette

tilsv

arer

forb

ruke

t til

3300

gje

nnom

snitt

lige

tysk

e hu

shol

dnin

ger.

Tysk

land

har

stat

lige

gara

ntie

r om

0.4

568

Euro

/kW

h i 2

0 år

.D

ette

gir

innt

ekte

r på

3.31

2000

Eur

o/år

, elle

r 66

mill

ione

r Eur

oov

er h

ele

20 å

rspe

riode

n.

Page 60: Fag : EP0100 Energiframtider og miljøvisjoner - ivt.ntnu.no og ovinger... · Det totale energiforbruket i Norge er nesten dobbelt så stort som elforbruket. Det brukes betydelige

Vil

nors

ke sa

uer

noen

gan

g få

opp

leve

en

solc

elle

park

i N

orge

?