Solceller: Forskning och Utveckling

En presentation över ämnet: "Solceller: Forskning och Utveckling"— Presentationens avskrift:

1 Solceller: Forskning och Utveckling
Marika Edoff Uppsala Universitet

2 Status för olika solcellstekniker
rekordverkningsgrader

3 Solcellsforskning i Sverige
CIGS: Uppsala DSC: Uppsala+KTH Organic: Chalmers+Linköping Building integrated and systems: Lund Systems: Borlänge

4 Företag Producerande i Sverige Forskning och utveckling
Gällivare Photovoltaics Arctic Solar Scanmodule PV Enterprise Forskning och utveckling Solibro Research AB Midsummer

5 Kristallint kisel dominerar
Tunnfilmer ”på gång” CIGS CdTe Amorphous Si Microcrystalline Si ”Micromorph”

6 Tunnfilm blir billigt – varför?
Det går åt lite energi vid tillverkning Det går åt lite material Enkelt att automatisera tillverkningen Potential finns för låg kostnad <1€/Wp! Potential finns för låg kWh-kostnad Kräver hög verkningsgrad och låg tillverkningskostnad

7 Var ligger kostnaden? Jämförelse tunnfilm – kristallint kisel
Storleken på fabriken spelar stor roll – skalfördelar! < 1 €/W vid 60 MW/år (gammal EU-studie) Idag: First Solar: 2€/Wp Kristallint kisel Tunnfilm Silicon wafer fabrication Cell fabrication soldering Lamination etc Sheet glass Cell fabrication Lamination etc

8 Exempel på tunnfilm: CIGS
ZnO:Al module ZnO:Al ZnO:Al cell Buffer layer Buffer layer 3-4 µm CIGS Cu(In,Ga)Se2 Mo Mo Substrate 3-4 mm glass

9 Sammankoppling av celler moduler direkt vid tillverkning
Modultillverkning 5 skikt 3 mönstringssteg P3 P2 P1

10 Dagens utmaning: Hur blir moduler lika bra som rekordcellerna?
Module efficiency Source module efficiencies: EPIA

11 Modulverkningsgrad: area
hål för kontakter “Aperture area efficiency “ Cell-verkningsgrad interconnect area Mönstringslinjernas vidd Mönstringslinjernas linjering ”Total area efficiency” ”aperture area efficiency” Ytterligare död area Ramens bredd kontakttrådens bredd Kontakttrådens längd linjering kantförsegling kontakttråd aperture area efficiency [%] 10 11 12 13 14 15 total area efficiency current design [%] 8,9 9,8 10,7 11,6 12,5 13,4 module peak power current design [WP] 67 74 80 87 94 100 total area 0,75 m2 aperture area 0,67 m2

12 Hur blir cellens verkningsgrad högre?
Rekordcellen Varför blev det bra? Utveckla uppskalningsbara tillverkningsmetoder som ger bättre materialkvalité och optimal uppbyggnad av celler och moduler ”Modulcellen” Förstå hur man skalar upp till full yta utan förluster Aperture area efficiency Innovativa sätt att koppla samman celler till moduler utan att förlora yta Alla moduler lika bra Tillförlitliga metoder för kvalitetskontroll vid tillverkning

13 Mer än 30 % verkningsgrad för tunnfilm
Ideer: Full spectrum solar cells Multiple junction, en cell för varje våglängd Intermediate band materials Up-conversion av ljus Absorption av IR emission i synligt ljus Down conversion UV till synligt (fluorescence) Cascade, en foton in flera fotoner ut

14 Första riktigt stora tunnfilms-tillverkaren
CdTe First Solar Mycket snabb expansion 500MW (4 nya linor byggs i Malaysia) Aggressiv prissättning (< 2€/Wp) Verkningsgrad runt 10 %

15 CIGS tillverkare på gång

16 Solibro GmbH Produktion i Bitterfeld-Wolfen
rampar upp 30 MW CIGS-kapacitet

17 Solibro Research AB R&D i Uppsala

18 Solibro GmbH: snabbt igång
Från första spadtaget i August 2007 till MW PV moduler producerade i augusti 2008! Solibro’s solcellsteknik tillräckligt mogen Tekniköverföringen har fungerat mellan Sverige och Tyskland Storägaren Q-cells har stor erfarenhet av att starta produktion.

19 Exempel på stöd: Solel Tyskland: inmatningslag
Frankrike: investeringsstöd + inmatningslag (extra betalt för byggnadsintegrerat) Spanien: investeringsstöd + inmatningslag USA: net metering (extra betalt under eftermiddagar) (skiljer mycket för olika delstater; 120 olika slags stödprogram!) Japan: net metering Italien: inmatningslag, först 80 %, senare 50 % + inmatningslag Grekland: inmatningslag Källa IEA-PVPS