Zuiver silicium voor betaalbare zonnecellen

Titel	:	Zuiver silicium voor betaalbare zonnecellen
Publicatie datum:	:	28 maart 2002
Trefwoorden:	:	Solsilc, FP5, EU, silicium, kwarts, zonnecel, ScanArc, SINTEF, Sunergy
Zie ook:	:	http://www.sunergy.nl

ECN en Sunergy werken met Scandinavische bedrijven aan een goedkopere productiemethode van silicium voor zonnecellen. Inmiddels hebben ze een techniek ontwikkeld om het silicium eenvoudiger te zuiveren.

Silicium zal zeker tot 2010 het meest gangbare materiaal voor zonnecellen blijven, zo verwachten deskundigen uit de PV-industrie. Het materiaal wordt gewonnen uit kwarts (siliciumdioxide), een grondstof die in de natuur in ruime mate voorkomt. De zuivering gebeurt tot nu toe indirect door silicium om te zetten in silanen, te destilleren en de silanen te ontleden tot silicium. Dit alles bij elkaar is een energieverslindende methode, die het silicium duur maakt en dus minder aantrekkelijk om er op grote schaal zonnecellen van te maken. In het Europese Solsilc-project hebben onderzoekers van ECN samen met het Noorse SINTEF, het Zweedse ScanArc en de Rotterdamse projectontwikkelaar Sunergy een techniek ontwikkeld om zuiverder silicium direct uit kwarts te halen. Hierdoor kan destillatie achterwege blijven, waardoor veel kosten worden bespaard. Bovendien blijkt dat het nieuwe proces van de diverse beschikbare technologieën het geringste milieueffect heeft. Tekort “Silicium speelt een hoofdrol in de huidige toepassingen van PV,” zegt Bart Geerligs, die als onderzoeker van ECN nauw betrokken is bij het project. “Ook de komende jaren zal de markt voor silicium zonnecellen zich blijven ontwikkelen. Dit jaar zal de productiecapaciteit voor zonnecellen wereldwijd naar verwachting met 55 % groeien, terwijl dat vanaf 1996 op 35 % ligt. Als deze trend zich doorzet kan de elektronische industrie over enkele jaren niet meer genoeg silicium leveren. Vanaf 2005 wordt een tekort verwacht van 5000 ton silicium per jaar. Om het dreigende materiaaltekort op te vangen hebben we een ‘eigen’ siliciumbron nodig. Bovendien moeten de kosten voor zonnecellen omlaag, waardoor een nieuwe techniek om silicium te produceren noodzakelijk wordt.” ECN coördineert het Europese Solsilc-project, dat in twee stappen zuiver silicium voor zonnecellen uit kwarts haalt Oplossing Geerligs heeft vorig jaar een studie uitgevoerd naar technologieën die tegemoet komen aan de kwaliteitseisen voor zonnecellen van silicium. Hieruit bleek dat er momenteel twee oplossingen zijn om de kosten terug te dringen. Bij de eerste moet vooral een lager energieverbruik en een snellere productie het bestaande proces goedkoper maken. Het proces blijft echter gebaseerd op de indirecte methode, waardoor de kosten relatief hoog blijven. De tweede oplossing vormt het Solsilc-proces, dat in twee stappen silicium uit zuiver kwarts haalt. Bij de eerste stap raakt het silicium uit het kwarts gebonden met koolstof. In de tweede stap reageert deze verbinding verder met kwarts, waarna zuiver silicium ontstaat. Tenslotte wordt de nog aanwezige koolstof uit het silicium verwijderd. Deze methode valt goedkoper uit dan de productie van silicium door de elektronische industrie, en zorgt ervoor dat een kilogram zuiver silicium tussen de 10 en 20 dollar gaat kosten. Deze kilo silicium levert ongeveer een vierkante meter zonneceloppervlak, dat in Nederland goed is voor zo’n 125 kWh aan elektriciteit per jaar. Opschaling Waarom werkt ECN samen met Scandinavische bedrijven? “Noorse bedrijven hebben een leidende positie in de productie van silicium,” antwoordt Geerligs. “Dit komt onder andere omdat Noorwegen beschikt over goede kwartsbronnen en een lage elektriciteitsprijs. Hierdoor hebben Scandinavische bedrijven veel ervaring op kunnen doen met het ontwikkelen van de geschikte siliciumtechnologie. Daarnaast wil het Noorse Scanwafer, één van de grootste producenten van silicium plakjes voor zonnecellen, het Solsilc-proces volgend jaar in haar fabriek gaan testen. Dit gebeurt in het CRAFT-project SPURT, een Europees onderzoeksprogramma dat de techniek geschikt maakt voor toepassing op grotere schaal.” Projectontwikkelaar Sunergy uit Rotterdam verwacht dat ze in 2005 deze technologie zal exploiteren. Dit kan met een eigen fabriek, maar ook via licenties en samenwerkingsovereenkomsten. De eerste resultaten zijn hoopgevend: ScanArc heeft onlangs voor het eerst op pilotschaal silicium geproduceerd uit zuiver kwarts, wat overeenkomt met een productie van 100 ton per jaar. En in het lab is SINTEF erin geslaagd om nagenoeg alle koolstof uit silicium te verwijderen via een combinatie van precipitatie, oxidatie en kristallisatie, drie bestaande chemische technieken. Meer informatie: Bart Geerligs ECN Zonne-energie 0224 – 56 4864 geerligs@ecn.nl