Supertunna solceller ger nya möjligheter

Ångströmslaboratoriet på Uppsala universitet är ett av Europas nav för utveckling av solceller. Här bedrivs världsledande forskning om nya typer av tunnfilmssolceller för billigare, effektivare och mer miljövänlig solel.

Solen är den kraftfullaste energikällan som finns. Därför har solceller goda förutsättningar att bli en viktig del av lösningen för ett fossilfritt samhälle. Idag ligger solkraftens andel av EU:s elproduktion på fem procent och den ökar snabbt. De allra flesta av dagens solceller är kiselbaserade och produceras storskaligt i Kina. Det är en väletablerad teknologi, men den har nackdelar. Kisel absorberar solljus dåligt och därmed krävs en ganska tjock kiselplatta för att få tillräcklig verkningsgrad. Energi­åtgången vid tillverkning är också hög.

Utvecklar tunnfilmssolceller
Charlotte Platzer-Björkman och Marika Edoff, som båda är professorer på Uppsala universitet, forskar om tunnfilmssolceller, som är runt hundra gånger tunnare än kiselsolceller. Inom ramen för det SSF-finansierade programmet Material för energitillämpning utvecklar de tillsammans med sina forskarkolleger framför allt två sorter av solceller: CIGS, som använder koppar, indium, gallium och selen, samt CZTS, byggt på koppar, zink, tenn och svavel. CIGS finns idag tillgängligt på marknaden, medan CZTS är en ny teknologi, som ännu inte har kommersialiserats.
– Vi tittar både på solceller baserat på ett enskilt material, och strukturer där olika material absorberar en viss del av solens spektrum, för maximal verkningsgrad. Här tittar vi också på andra material, inklusive det som kallas perovskit, berättar Charlotte Platzer-Björkman.

Lätta att integrera
Verkningsgraden på CIGS är idag 23 procent, medan CZTS ligger på 12 procent. Målet är att få upp den till 15–20 procent. En stor fördel med tunnfilmssolceller är att de lättare kan integreras i produkter och anpassas estetiskt till stadsbyggnad. De består dessutom av giftfria material.
– Det är tvärvetenskaplig forskning som kombinerar teoretiska modeller med detaljerad analys och mätning. Det är oerhört värdefullt att ha hela kedjan av expertis när vi undersöker materialens fördelar och begränsningar och vilka egenskaper olika kombinationer har, säger Marika Edoff.
En fundamental del av projektet är de två doktoranderna, som väntas bli klara i år, berättar Marika.
– Att utbilda nästa generations solcellsexperter är bland det viktigaste vi gör. Det är kompetens som svensk industri kommer att ha nytta av.