Tre tusendels millimeter solcellsmodul ger över 16 % verkningsgrad
De solceller vi arbetar med kallas för CIGS-solceller. Namnet CIGS kommer från det material, Cu(In,Ga)Se2 (koppar-indium-gallium-diselenid), som används för att absorbera solstrålningen.
En solcell fungerar ungefär som ett soldrivet ficklampsbatteri. Solcellen har en pluskontakt och en minuskontakt, och mellan kontakterna får man ungefär 1V spänning när man belyser solcellen. När man kopplar samman kontakterna kan det gå en elektrisk ström som t.ex. kan driva en motor eller ladda upp ett batteri.
CIGS-solceller byggs upp av fem tunna skikt på en glasskiva. Bilden ovan visar schematiskt hur en CIGS-solcell är uppbygd. Först deponeras en s.k. bakkontakt av molybden (Mo) på ett substrat av glas. Bakkontakten är den som verkar som pluskontakt i "solcellsbatteriet". På bakkontakten förångar man ett CIGS-skikt som har till uppgift att absorbera solljuset. Därefter lägger man två mycket tunna s.k. buffertskikt av kadmiumsulfid (CdS) och odopad zinkoxid (ZnO). Själva solcellsstrukturen avslutas av en framkontakt (minuskontakt) av aluminiumdopad zinkoxid (ZnO:Al).
Flera celler kopplas samman till en modul. För att få en spänning som är större en 1V kan man seriekoppla flera solceller. Hur stor ström man kan få ut beror på hur stor area solcellen har och hur många solceller som man parallellkopplar. En komplett enhet med serie- och parallellkopplade solceller kallas för en solcellsmodul.
CIGS-moduler kan tillverkas med hög verkningsgrad. Verkningsgraden för en solcell talar om hur stor del av effekten i det infallande ljuset som omvandlas till elektrisk effekt. Vår grupp har tillverkat en 4x4 cm2 stor CIGS-modul med 16,6 % verkningsgrad - världsrekord i klassen "tunnfilmsminimoduler". Den bästa stora modulen är tillverkad av Miasolé i USA (15,7 % verkningsgrad, 9703 cm2). Bästa cellresultat är gjort av ZSW i Tyskland (20,3 % verkningsgrad, 0,5015 cm2). [Rekorden gäller juni 2010.]
CIGS-tekniken har potential att nå låga kostnader. Solcellsskiktens totala tjocklek mindre än 3 mikrometer, alltså 3 tusendels millimeter. Det möjliggör låg material- och energiåtgång vid tillverkningen. Tunnfilmsbeläggningar över stora ytor och integreringen av solceller till solcellsmoduler kan hanteras rationellt vid industriell tillverkning. Därför anser vi att den här tekniken en potential att nå låga kostnader jämfört med de solcellstekniker som dominerar idag.