Produsentene av solceller sliter fremdeles med å senke kostandene for å gjøre den miljø- og klimavennlige energikilden økonomisk konkurransedyktig med konsvensjonell kraftproduksjon.
Dr. ing. Anne-Karin Søiland har nettopp disputert med et arbeid som på sikt kan gi rimeligere solceller.
Hun arbeidet i ScanWafers industriområde under doktorgrafdsarbeidet. Her har hun utviklet en metode for å prøveta smelten i industrien. Det er nødvendig å forstå krystallisasjonsprosessen for å optimalisere prosessen.
Ved å måle initielle innhold av forurensningselementer kan hun bestemme effektive fordelingskoeffisienter av ulike elementer under størkningsprosessen. En metode som løser opp silisiumet slik at et tredimensjonalt bilde av inneslutningene kan oppnås er benyttet i karakteriseringen. Arbeidet har vært en del av prosjektet Fra sand til solceller.
Søiland opplyser at prøvetakeren ikke ble utviklet for å gi billigere solceller, men som en målemetode som bidrar med målinger direkte i prosessen. Slike målinger gir økt forståelse som er nødvendig for å optimalisere prosessen, noe som på lang sikt kan føre til reduserte produksjonskostnader.
Hun har studert dannelsen av inneslutninger/partikler i materialet under størkningsprosessen. En del av arbeidet har vært å karakterisere inneslutningene/partiklene. Disse ble identifisert som b-SiC og b-Si3N4. Dannelsen er ved utfelling i smeltefasen under krystallisasjonen.
Prøvetaking av smelten ved ulike tidspunkt under krystallisasjonen har gitt profiler av karbon- og nitrogeninnholdet i smelte. Kombinert med profiler av løst karbon i fast fase oppnås et bilde for når utfellingen av karbid og nitrid starter. En teori hvor partiklene skyves ved størkningsfronten er foreslått som styringsmekanisme for hvordan partiklene fordeler seg vertikalt i den støpte blokken.
Søilands avhandlinge har tittelen Silicon for Solar Cells / Silisium til solceller. Arbeidet er utført ved Institutt for materialteknologi, NTNU, med professor Otto Lohne som veileder og Johan Kr.Tuset som medveileder. Arbeidet er finansiert av Norges forskningsråd, Næringslivets idéfond for NTNU, ScanWafer ASA, Sintef Materialer og kjemi og Elkem.
