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Norwegen liefert die besten Rohstoffe für die Solarzellenproduktion

26. November, 2020
VON The Explorer

NorSun

Mit der zunehmenden Nachfrage nach umweltfreundlicher Solarenergie wächst auch die Nachfrage nach Silizium. In Norwegen wird Silizium so sauber produziert wie sonst nirgends auf der Welt.

Die weltweite Nachfrage nach Elektrizität wird sich in den nächsten Jahrzehnten verdoppeln. Wenn die Ziele des Pariser Abkommens erreicht werden sollen, müssen 70 Prozent des Verbrauchs durch Wind- oder Sonnenenergie gedeckt werden.

Und wenn es um Solarenergie geht, ist norwegisches Silizium das weltweit beste Material zur Herstellung von Solarzellen.

„Um reines Silizium herzustellen, muss der Prozess der Umwandlung des Rohmaterials energieeffizient und die dabei verwendete Energie sauber sein. Norwegen und norwegische Unternehmen liefern beides. Norwegische Unternehmen haben einzigartige Herstellungsverfahren entwickelt, die sehr energieeffizient sind. Zudem wird der bei der Siliziumherstellung verbrauchte Strom durch Wasserkraft erzeugt“, erklärt Erik Marstein.

Marstein ist Direktor des Norwegischen Forschungszentrums für nachhaltige Solarzellentechnologie (SuSolTech) sowie stellvertretender Leiter der Abteilung Solarenergie am Institut für Energietechnologie (IFE).

„Norwegen hat eine lange Tradition im Bereich Silizium-Forschung und -Produktion. Besonders viel Zeit haben norwegische Unternehmen in die Entwicklung von Prozessen zur Reduzierung des Energieverbrauchs investiert.“

Erik Marstein, Direktor des SuSolTech und stellvertretender Leiter der Abteilung Solarenergie am IFE

Das coolste Element der Welt

Silizium findet man nahezu überall. Reines Silizium wird für viele Technologien des Alltag benötigt, z.B. für Computerchips in Smartphones oder Laptops, für Bildsensoren in Kameras und möglicherweise bald auch für Batterien erklärt Erik Marstein.

Der Nachteil von Silizium ist, dass es in seinem reinen Zustand nicht in der Natur vorkommt.

„Leider ist Silizium in Mineralien wie Sand, Quarz, Bergkristall und Amethyst an Sauerstoff gebunden ist. Es muss also raffiniert werden, bevor es genutzt werden kann. In Norwegen haben wir viel getan, um Technologien zu entwickeln, mit denen man Silizium mit einem Reinheitsgrad von 99,99999 Prozent oder mehr gewinnen kann“, erläutert Erik Marstein.

Ein gutes Beispiel ist die Herstellung von Solarzellen-Silizium durch REC Solar in dessen Werk in Fiskaa, außerhalb von Kristiansand in Südnorwegen. Dort werden pro Jahr etwa 8.000 Tonnen superreines Silizium hergestellt, und zwar nach einem Verfahren, das das Unternehmen selbst entwickelt hat. Zertifikate belegen, dass das Silizium von REC Solar das umweltfreundlichste Silizium der Welt ist.

Ein weiteres Beispiel ist die Firma Dynatec Engineering. Zusammen mit dem Institut für Energietechnologie hat Dynatec eine neue Methode entwickelt, mit der sauberes Silizium für Solarzellen 40-mal schneller und mit weitaus höherer Energieeffizienz produziert wird als mit allen anderen, bisher angewandten Technologien. Dafür hat Dynatec einen Rotationsofen entwickelt, in dem Silangas, bestehend aus einem Silizium-Grundgerüst und Wasserstoff, auf 600 bis 700° C erhitzt wird. Dies führt zur Zersetzung und Trennung von Silizium. Durch die Zentrifugalkraft setzt sich das Silizium an der Reaktorwand ab.

Das so im Dynatec-Reaktor produziert Silizium hat einen Reinheitsgrad von nahezu einhundert Prozent. Für diese Innovation erhielt das Unternehmen 2016 den Innovationspreis des norwegischen Forschungsrates.

Dynatec und IFE haben eine Methode zur extrem schnellen und effizienten Produktion von Silizium entwickelt.

Rune Holter

Besser, sauberer, schneller und billiger

Norwegen, ein Pionier in vielen Bereichen der Solarindustrie, verfügt über eine große Forschungslandschaft. Diese funktioniert laut Erik Marstein als ein Ökosystem, in dem die verschiedenen Akteure Synergien nutzen können.

„Solarenergie ist eine sehr saubere Art der Stromerzeugung, aber es besteht noch viel Potenzial für eine energieeffizientere und umweltfreundlichere Herstellung,” so Erik Marstein. Obwohl norwegische Unternehmen möglicherweise die Nummer eins bei der Gewinnung von Silizium sind, könnten sie sich nicht auf ihren Lorbeeren ausruhen.

„Insbesondere China, aber auch Länder wie Japan, Südkorea, Deutschland und die USA sind wichtige Hersteller von Silizium. Wir müssen unsere Entwicklungen weiter vorantreiben, um an der Spitze zu bleiben. Wir müssen schnell große Mengen herstellen, und das Produkt muss umweltfreundlich und preiswert sein. Niemand kann es sich leisten, teure Solarzellen zu kaufen“, so Marstein.

Solange die Solarbranche Silizium braucht, wird es eine Nachfrage nach billigeren, reineren und besseren Materialien geben. Norwegische Unternehmen haben in den kommenden Jahren viel zu tun. „Jedes Land der Welt wird Materialien für Solarzellen benötigen, und wir haben die Chance, große Marktanteile zu gewinnen.“

Ein Element für die Zukunft

Ein weiterer Markt, der durch Silizium revolutioniert wird, ist die Batterieentwicklung. Silizium kann die Kapazität von Batterien verzehnfachen, was insbesondere für die Automobilindustrie von großer Bedeutung sein wird.

„Es gibt einen äußerst harten globalen Wettbewerb um die Entwicklung neuer Arten von Siliziumbatterien. Norwegische Unternehmen sind auch hier ganz vorn dabei“, so Erik Marstein. Silizium sei definitiv ein Element für die Zukunft und für die grüne Wende unerlässlich.