Solceller: Forskning och Utveckling

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 • 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 Cell fabrication Lamination etc Sheet glass

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 cellermoduler 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 0,67 m2 total area 0,75 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 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.

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