Optimering av gradienter i sputtrade CIGS-solceller
- Diarienummer
- PE08-0029
- Start- och slutdatum
- 090101-091231
- Beviljat belopp
- 3 991 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Övrigt
Summary
Målet med projektet är att utveckla en tillverkningsprocess och analysmetoder för att kunna åstadkomma en förbättring av Midsummers solcellers verkningsgrad från dagens 8 % till över 10 % vid slutet av 2009. Vidare skall projektet skapa en kunskapsgrund som möjliggör fortsatta förbättringar efter projektets slut. Den förbättrade verkningsgraden skall åstadkommas genom att en process, liknande den tre-stegssprocess som används vid förångning, tas fram som lämpar sig för sputtring i multipla sputterkammare. Den utrustning som togs fram i ProEnviro-projektet HIPROSOL är perfekt lämpad för detta ändamål eftersom den möjliggör CIGS-deponering med multipla targets i konstant vakuum. Midsummer kan ändra både Cu-halt och Ga-halt under deponeringen. Utvärderingen av experimenten kan göras med Chalmers högupplösta mätningar på nanonivå. Chalmers har möjligheten att upptäcka mycket små och lokala variationer av Cu och Ga i det absorberande skiktet med en precision ned till några enstaka nanometer. Elektroniska mätningar och analyser kan också göras på individuella gränsytor vilket gör det möjligt att analysera gränsytornas effekt på laddningsbärarna i solcellen. Det kommer därför vara möjligt att finna direkta korrelationer mellan variationer i Cu- och Ga-nivåer och påverkan på pn-kontakten i solcellen.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.