Ny teknik baner vej for solceller

Der blev grinet lidt i krogene, da Topsils nye hovedaktionær for tre år siden foreslog, at virksomheden skulle bruge sin avancerede siliciumteknik i solcelleindustrien.

I dag er grinene konverteret til smil over hele linien, for rent faktisk har ideen og den tekniske udfordring, der fulgte efter, givet den 45 år gamle virksomhed noget af et løft. Et løft til arbejdsglæden og engagementet i virksomheden - og såmænd også til økonomien, idet Topsil i oktober fik en reel ordre på levering af float-zone siliciumstænger og teknologi til den amerikanske solcelleproducent Sun Power. Ordren lød på 4,4 mio. dollar, hvilket svarer til en fjerdedel af Topsils omsætning sidste år.

Flydende produktion

Solcellechef Jan Vedde var med, da forslaget første gang kom på bordet, og han lovede til sidst at undersøge mulighederne og interessen for at bruge Topsils avancerede float-zoneteknik til solceller.

En teknik, der nok er dyr, men som giver et renere produkt og derfor kan øge effektiviteten i solcellerne med omkring 30 pct. Og dermed gøre solcellerne i stand til med garanti at udnytte over 20 pct. af solindfaldet - hvilket er meget højt i dén branche.

»Hvis vi skulle ind i solcelleindustrien krævede det, at vi skulle tænke stort og på billigere råmateriale og større mængder. Samtidig stod det klart, at vi ikke kunne producere det billige råmateriale på de maskiner og med de opskrifter, vi allerede havde,« forklarer Jan Vedde.

Han skrev også ud til tre solcelleproducenter for at vejre interessen og fik meget positive svar tilbage fra dem alle, og i foråret 2001 besluttede virksomheden med daværende direktør David Meyer i spidsen endeligt at satse på solcellerne.

Topsil har som nævnt gennem mange år benyttet sig af float-zone (FZ) smeltemetoden til at producere højkvalitetssilicium til elektronikindustrien med. I denne proces organiseres og stables siliciumatomerne i et gennemgående krystallinsk gitter i hele stangens længde.

I praksis sker der dét, at råvaren - en meterlang siliciumstang - hænges op i en specialfremstillet maskine, hvori stangen langsomt smeltes nedefra i en slags selvbærende smeltebad, skabt af et kraftigt højfrekvent elektromagnetisk felt. Det smeltede silicium flyder nedad og størkner igen omkring en tynd podekrystal, og det hele ender som glatte, runde og lange stænger i op til 150 millimeters diameter; parate til at blive skåret ud i tynde, tynde skiver eller wafers. Lige så let det lyder - lige så kompliceret er processen i praksis, men Topsil har mestret den gennem mange år.

Med solcelleprojektet stod man som nævnt over for at skulle bruge et meget billigere siliciumråmateriale, som blandt andet varierer i diameter. Det betyder, at maskinen skal kunne kompensere for disse unøjagtigheder; for eksempel via et stærkere og mere stabilt ophæng af materialet og via en meget mere nøjagtig styring af smeltebadet i forskellige situationer.

Heldigvis var Topsils maskinbygger, Per Vaabengaard, et par år før gået i gang med at udvikle en helt ny maskine til float-zoneproduktionen, hvor alt var tænkt om fra grun-
den. Og hvor der var lagt vægt på at optimere produktionsstabiliteten og evnen til at producere flere stænger med større diameter og længder end på de gamle maskiner. Denne maskine kunne oplagt anvendes til solcelleprojektet.

Styr på fysikken

Omkring smeltebadets styring har det endvidere haft afgørende betydning, at Topsil har huset et ph.d.-erhvervsforskerprojekt, hvor civilingeniør Theis Larsen har studeret de fysiske betingelser for smelteprocessen og derved opnået en grundvidenskabelig forståelse for smeltningen og de termiske spændinger, som optræder i den forbindelse.

Et arbejde som udviklingschef Leif Jensen betegner som en forudsætning for, at hele projektet kunne lykkes:

»Før havde vi ikke noget reelt kig ind i smelteprocessen. Nu er vi bedre i stand til at løfte designet og hurtigere finde den rigtige løsning, ligesom vi har fået reduceret antallet af smelte-forsøg markant,« siger han.

I december 2001 kørte man den allerførste stang i den nye maskine - og siden er mange kræfter brugt på at afsøge, hvor billigt et råmateriale man kunne behandle på maskinen - for derigennem at bringe prisen på produktet ned til det, som var ét af succeskriterierne for hele projektet:

»Faktisk nåede vi først i foråret ned på en acceptabel pris for et råmateriale, som duer til vores proces,« siger Leif Jensen.

Selvom Topsil i første omgang har underskrevet en leveringsaftale med Sun Power, så påpeger Jan Vedde, at man ikke har forlovet sig specielt med Sun Power. Alle solcelleproducenter kan i princippet købe FZ-silicium af Topsil.