Development of graded CIGS layer in sputtered solar cell
- Reference number
- PE08-0029
- Start and end dates
- 090101-091231
- Amount granted
- 3 991 000 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Other
Summary
The objective of the project is to develop a process and analysis methods that will enable the participants in the project to increase the conversion efficiency of the solar cells produced in the production line from today’s 8% to above 10% by the end of 2009 and to create methods to enable further improvements. The increased efficiency will be achieved by developing a process similar to the “three stage co-evaporation” process, but suitable for multiple sputter deposition. The equipment developed during the HIPROSOL project is very suitable for this type of development as the CIGS deposition can be done with multiple targets in an all-vacuum process. In the production equipment, Midsummer can change the Cu-rate and Ga-rate during deposition. For evaluation Chalmers has the means to do sensitive nanoscale chemical measurements. Very small variations in Cu and Ga levels in the absorber layer can be determined with a spatial precision down to a few nanometers. Electronic measurements can be performed across individual interfaces and of microstructural constituents so that their effect on the charge transport properties in the solar cells can be distinguished. It will be possible to get a direct correlation between variations in Cu and Ga levels and their effect on the properties of the pn-junction at the interface that is crucial for the performance of the complete solar cells.
Popular science description
Sveriges långa och kalla vinternätter gör att elgenerering från solens strålar inte står särskilt högt upp på svenska politikers prioriteringslistor. Men något som inte så många känner till i Sverige är att installationen av solceller i många andra länder växer explosionsartat. Ett flertal EU-länder med Tyskland i spetsen har infört subventioner där den enskilde husägaren kan sälja sin solcellsel till elnätet till fasta priser. Detta har gjort att det har blivit lönsamt att installera även dagens relativt dyra solceller på många platser i Europa. En solcellsmarknad som bygger på subventioner är dock inte livskraftig på lång sikt och därför trappas gradvis subventionerna ned med 5-10 % per år. Detta har tvingat solcellsindustrin att leta efter alternativ till de dyra kiselbaserade solceller som dominerar marknaden idag. Tunnfilmssolceller är endast några hundradelar så tjocka som kiselbaserade solceller och har därför en mycket lägre materialkostnad. Dock har de flesta tunnfilmssolceller innehållit kadmium vilket gjort tillverkningsprocessen mer komplicerad och dyrare. I det tidigare ProEnviro-projektet HIPROSOL har Midsummer och Chalmers tagit fram en kadmiumfri, helautomatisk produktionsprocess i vacuum. Chalmers har också tillsammans med Midsummer tagit fram metoder för att analysera tunnfilmssolcellerna. Optimeringen av dessa kadmiumfria solceller har dock bara påbörjats och potentialen för att förbättra prestanda är jättestor. Midsummer har nu en unik möjlighet att, med sitt högproduktiva produktionssystem och Chalmers världsledande mikroanalys, kunna ta produktionskostnaden för solenergi till en ny lägre nivå. Syftet med projektet ”Optimering av gradienter i sputtrade CIGS-solceller” är att med hjälp av Chalmers kunna förbättra verkningsgraden på Midsummers solceller med 25 % under 2009 och dessutom att skapa en kunskapsbas om sputtrade solceller för att möjliggöra ett forskningsarbete som säkerställer att Midsummer kan sänka sina kostnader snabbare än sina konkurrenter även på lång sikt.