Solceller: Forskning och Utveckling Marika Edoff Uppsala Universitet

Status för olika solcellstekniker rekordverkningsgrader

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 %

CIGS tillverkare på gång

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

Solibro Research AB R&D i Uppsala

Solibro GmbH: snabbt igång Från första spadtaget i August 2007 till 1 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.

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