Inspiration, fördjupning och dialog från Energimyndigheten

Siktar på solcellernas drömgräns

Verkningsgraden på solceller ökar successivt. På Ångströmslaboratoriet i Uppsala satsar Marika Edoff och hennes kolleger på att nå maxgränsen 33 procent i sina tunnfilmssolceller.

Uppdaterad: 2018-03-21 Publicerad: 2018-01-30

Text: Maria Åslund Bild: Mikael Wallerstedt/ Uppsala Universitet

I teorin kan verkningsgraden för en tunnfilmssolcell bli så hög som 33 procent. Att nå ända dit dröjer nog, men med nya material kommer forskarna allt närmare den övre gränsen.

– Under de år vi jobbat med tunnfilmssolceller har vi nått våra mål och kunnat flytta drömgränsen längre och längre bort. Nu siktar vi på en verkningsgrad på 25 procent, säger Marika Edoff, professor vid Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet.

Marika Edoff

Med den verkningsgraden skulle 25 kvadratmeter solceller på ett södervänt villatak kunna ge hela årsbehovet av hushållsel

Tunnfilmssolceller kan göras flexibla eftersom de kan fästas på alla möjliga material, både hårda och böjliga. De är också billigare att tillverka än konventionella kiselsolceller. Men så var det där med verkningsgraden. Den behöver höjas. I laboratoriemiljö – under en konstgjord sol på Ångströmlaboratoriet – har Marika Edoff och hennes grupp nått 21 procents verkningsgrad.

– Ett annat mål är att tillverkningskostnaderna blir så låga som möjligt, eftersom marginalerna är små i elproduktion, förklarar hon.

Den vanligaste tunnfilmssolcellen är en CIGS-solcell. (CIGS är en akronym för koppar, indium, gallium och selen.)
– Vi arbetar med alla olika delar som solcellen är uppbyggd av. Till exempel ska det översta skiktet, fönsterdelen, vara så genomskinligt som möjligt, så att det bara leder ström, men inte absorberar ljus: det ska absorberas i CIGS-skiktet. Vi jobbar också med att förbättra kvaliteten på CIGS-skiktet så att elektronerna inte fastnar i gränsen mellan CIGS och fönster eller i själva CIGS-skiktet, berättar Marika Edoff.

En grupp på Ångströmlaboratoriet har också börjat att jobba med tandemsolceller, det vill säga en solcell som har två olika absorberande material. I detta fall handlar det om en tunnfilmssolcell som tar hand om de korta våglängderna av ljuset och under den finns ett material som absorberar de långa.

– Vi tror att det kan vara möjligt att tillverka tandemsolceller av CIGS och ett mineral som heter perovskit. Det skulle fungera i en tunnfilmssolcell, som då skulle kunna få en verkningsgrad över 33 procent, förklarar Marika Edoff.

Marika Edoff är en engagerad forskare och fokuserar på ett ganska smalt område. Hur hamnade hon där?
– Det började väl med att jag studerade till civilingenjör inom elektroteknik. Sista året 1988–89 snubblade jag över en kurs om solceller, som då inte var en så vanlig teknik. Det var superintressant och jag gjorde ett examensarbete. Jag fastnade för att arbetet innebär att man måste vara påhittig, kreativ och våga tänka oväntade saker, berättar hon.

Fakta

Marika Edoff

Ålder: 52.

Bor: I villa, en mil utanför Uppsala.

Jobb: Professor vid Institutionen för teknikvetenskaper, Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet.

Senast lästa bok: ”Återstoden av dagen”, av Kazou Ishiguro.

Energitips: Kombinera solceller med elbil (hon har själv monterat solceller på carporten).

– Sen var det väl också att jag ville ”rädda världen”. I slutet av 80-talet handlade det inte så mycket om klimatförändringar, utan om kärnkraft. Jag tycker inte att vi ska lämna efter oss kärnavfall till våra barnbarn. Å andra sidan är kol och olja ändliga resurser. Solen, däremot, är en oändlig resurs och självklar energikälla.

Idag är Marika Edoff precis där hon vill vara. Dessutom omgiven av unga studenter och doktorander, som ständigt tvingar henne att förklara.

– Det är en utmaning att formulera sig, men det bidrar också till att man kommer framåt i sin egen förståelse, säger hon.

Ångströmlaboratoriet har gjort flera stora framgångar inom tunnfilmssolceller. Till exempel har man lyckats framställa väldigt tunna CIGS-skikt – från tidigare generationers 2 mikrometer till 0,5. Om man kan göra skikten tunna, men lika bra, blir de billigare att framställa. Uppsalaforskarna har också blivit världsledande på att ta fram effektiva tunnfilmssolceller där en liten del av kopparn bytts ut mot silver.

– I ett EU-projekt forskar vi kring att ha en spegel på bakkontakten, för att inte förlora ljus, vilket skulle kunna effektivisera solcellerna ytterligare, säger Marika Edoff.

 

Rekommenderat

Forskning

Gotland – pilot för förnybart energisystem

Artikel
Gotland kan komma att användas som pilot i omställningen till ett förnybart energisystem i Sverige. Som ett led i detta har Vattenfall, på uppdrag av Energimyndigheten, genomfört en förstudie om hur mer ...
Forskning

Så ska Sverige få mer biobränsle i flyget

Biobränsle
Sveriges inrikesflyg ska bli fossilfritt på sikt. Därför får Energimyndigheten 100 miljoner kronor för att stötta forskning och innovationer inom området. Bra initiativ, men det behövs mer för att marknaden ska omvandlas, ...
Forskning

”Energipolitiken styrs av manliga normer”

Energiomställningen
Vi kan lära oss mycket av energiomställningen under 1970- och 80-talen. Det menar forskaren Martin Hultman på Chalmers som undersökt hur genusaspekter kan påverka energipolitiken.

Senaste

Forskning

Gotland – pilot för förnybart energisystem

Artikel

Gotland kan komma att användas som pilot i omställningen till ett förnybart energisystem i Sverige. Som ett led i detta har Vattenfall, på uppdrag av Energimyndigheten, genomfört en förstudie om hur mer …

Klimat

Så kan svensk teknik minska de globala utsläppen

Energimyndigheten 20 år

Det räcker inte med innovativa idéer för att lösa klimatutmaningen. Sedan 2006 har Energimyndigheten stöttat startupbolag med kapital och nätverk för att de ska nå ut på den internationella marknaden – och …