Perspektiv – för bättre vetande

Rekord för framgångsrik solcellsforskare

2016-04-25

– Vad vi strävar efter är att få samma prestanda med andra billigare ämnen, säger Charlotte Platzer Björkman.

Charlotte Platzer Björkman, professor i fasta tillståndets elektronik, och hennes forskargrupp har nyligen förbättrat sitt eget rekord för en ny typ av tunnfilmssolcell. Målet är att utveckla solceller av billigare och mer miljövänliga ämnen.

Charlotte Platzer Björkman har tidigare utsetts till Framtidens Forskningsledare av Stiftelsen för strategisk forskning, SSF. Nu har hon fått rambidrag på drygt 30 miljoner kronor från SSF för projektet ” Styrning av gradienter i tunnfilmssolceller”.

Grattis till framgångarna! Det finns många anledningar att fira nu?    

– Tack! Ja, det känns väldigt roligt. Det femåriga rambidraget är ett projekt där professor Marika Edoff och min kollega Jonathan Scragg är medsökande så forskningsprojektet omfattar både CIGS- och CZTS-solceller. Vi samarbetar också med Chalmers och KTH.

Vad är skillnaden mellan CIGS- och CTZS-solceller?

– Skikten i CIGS-solcellerna består av ämnena indium, gallium, koppar och selen. De här solcellerna har en verkningsgrad på över tjugo procent i labbet, men indium och gallium är dyra  och solcellerna skulle kunna bli ännu billigare om dessa kan ersättas.

– Vad vi strävar efter är att få samma prestanda med andra billigare ämnen för att få ner den slutgiltiga elkostnaden. I CZTS-solceller som jag fokuserar på byter vi ut kärnan till zink, tenn och svavel men behåller koppar. I dessa har vi nyligen uppnått en verkningsgrad på 9,0 procent genom att byta ut det tunna skiktet av kadmiumsulfid mot ett skikt med zink, tenn och syre, vilket dessutom gör cellerna mer miljövänliga.

Och nu har ni dessutom lyckats slå det rekordet?

– Ja, efter att ha blandat in ämnet selen har vi nyligen uppnått en verkningsgrad på 9,7 procent. Det är in-house rekord för Ångströmlaboratoriet, världsrekordet är däremot på 12,6 procent.

– För att få en bild av vad en verkningsgrad på 9,7 procent innebär kan man säga att 50 kvadratmeter villatak mot söder och en systemverkningsgrad på 10 procent i Sverige ger 5 000 kilowattimmar per år vilket är ett års hushållsel. Men då krävs också någon form av lagring på vintern. Sen tillkommer mycket annat som växelriktare och montering av solcellerna. Därför måste verkningsgraden upp en bit över 15 procent i labb för att det ska vara kommersiellt intressant.

– Men det viktiga är att vi nu förstått en del av förlusterna och kunnat visa att det här solcellsmaterialet går att förbättra.

Vad händer härnäst för dig?

– Rambidraget gör det möjligt att anställa fler doktorander och intensifiera vår experimentella verksamhet. Något vi också kommer att kunna göra är att skaffa en profileringsanalysutrustning istället för att skicka iväg prover för analys.

– Vad som också är relativt nytt är att en del av medlen från det SSF-anslag jag har som Framtidens forskningsledare och som Wallenberg Academy Fellow gått till att köpa nya maskiner till renrummet på Ångström. Båda de maskinerna finns nu på plats så det är vi väldigt glada över. Det är utrustning som kommer att hjälpa till att ta oss till nästa nivå.

 ---

Film om forskningen:

Se SSF-filmen om Charlotte Platzer Björkman  

Läs mer:

Miljonbidrag till toppforskning inom smarta system och materialvetenskap

Forskarprofilen: Charlotte Platzer Björkman

Mer om solcellsforskningen vid Ångströmlaboratoriet