CIGS-solceller
Våra projekt och forskningen har olika inriktningar, som kan beskrivas i hur solcellerna ska användas.
En typisk solcell av CIGS-typ.
CIGS-solceller
Världsrekord! Nyligen kom forskning från vårt samarbete med företaget Evolar (numera First ETC) med på listan av världsrekord[länk till NREL och Progress in Photovoltaic record tables]. Världsrekordet finns publicerat i en artikel i Nature Energy.
CIGS är en akronym för Cu(In,Ga)Se2. Detta halvledarmaterial är en fantastiskt effektiv ljusabsorbator. Materialet är självdopat och CIGS-material av hög kvalitet är därför alltid p-typ. För att kunna använda CIGS i solceller behöver det kombineras med flera andra material för att göra en pn-övergång, för att kontaktera solcellen och för att passivera ytorna. Ovanpå ett substrat, beläggs en bakkontakt. CIGS-skiktet beläggs på bakkontakten med samförångning. Ett buffertskikt används för att få en effektiv pn-övergång och överst beläggs en transparent ledare som fönsterlager.
Eftersträvar en hög verkningsgrad
Forskningen eftersträvar att uppnå en så hög verkningsgrad som möjligt för solcellerna genom att använda olika material, olika kombinationer av material samt att förändra tillverkningsprocessen. Våra projekt har olika inriktning, som kan beskrivas i hur solcellerna ska användas. Ett område är tandem-solceller där CIGS kan vara del av en toppcell, som främst ska absorbera synligt ljus, eller som en bottencell där materialet istället ska ha hög absorption i det infraröda området. Vi arbetar också med solceller som kan belysas från två håll, både från framsidan (direkt från solen) eller från baksidan (reflekterat ljus). För att uppnå hög verkningsgrad krävs hög kvalitet både i absorberande skikt och hög kvalitet i kontaktskikten, där nyckelorden är lång livslängd för laddningsbärare och hög mobilitet.
I övergångarna mellan olika skikt krävs att materialen
har förmåga att leda ström, men samtidigt ha låg sannolikhet för rekombination av laddningsbärare. Vi experimenterar med olika additiv, som exempelvis silver (ersätter en liten del av koppar i CIGS-skiktet), samt tyngre alkalimetaller (Cs och Rb), som tillsätts genom en efterbehandling för att uppnå låg rekombination.
Vår CIGS forskning stöds av avancerade karakteriseringsmetoder, såsom
transmissionselektronmikroskopi och olika typer av synkrotronbaserade metod (Läs mer här). Vi har även en teoretisk del i vår forskning med DFT-metoder (Läs mer här) och koppling till nano-strukturerade metoder (Läs mer här).
Kontakt: Marika Edoff
Pågående forskningsprojekt
Solforskningscentrum Sverige, SOLVE
SOLVE är ett konsortium av universitet, högskolor, institut, företag och organisationer som genomför disciplinär och tvärvetenskaplig forskning i samverkan för en effektiv och hållbar expansion av solenergi i Sverige.
Finansiär: Energimyndigheten, universitet, högskolor, RISE och övriga samarbetspartners
Projektperiod: januari 2022 – december 2026, med möjlighet till fem års förlängning till december 2031
Ansvarig forskare: Marika Edoff
Länk till SOLVE
SITA: Stable Inorganic TAndem Solar cells
SITA är ett EU-finansierat projekt med fokus på att utveckla högpresterande och stabila oorganiska tandemsolceller.
EU-projekt, 1 september 2022 – 31 augusti 2025
Ansvarig forskare och koordinator: Marika Edoff
Administratör: Ilknur Bayrak Pehlivan
Länk till SITA
Hi-BITS: High Efficiency Bifacial Thin Film Chalcogenide Solar Cells
Hi-BITS är ett EU-projekt som syftar till att utveckla högpresterande bifaciala tunnfilms-kalkogenidsolceller.
EU-projekt, 1 oktober 2023 – 30 september 2026
Ansvarig forskare: Marika Edoff
Koordinator: Sascha Sadewasser, INL, Portugal
Länk till Hi-BITS
WISE PhD-student: High and Low – CIGS All Thin Film Tandem Solar Cells
Detta WISE-doktorandprojekt undersöker utvecklingen av CIGS (koppar-indium-gallium-selenid) hel-tunnfilmstandemsolceller. Forskningen fokuserar på att uppnå nya effektivitetsnivåer genom att kombinera material med höga och låga bandgap, vilket förbättrar den övergripande energiomvandlingsprocessen.
Projektperiod: augusti 2022 – 2027
Ansvarig forskare: Marika Edoff
Doktorand: Elizaveta Yakovleva
Länk till WISE projektinfo
WISE Industrial Postdoc: Improved Flexible and Lightweight CIGS Thin Film Solar Panels
Detta WISE-industripostdoktorprojekt fokuserar på utvecklingen av förbättrade, flexibla och lättviktiga CIGS-tunnfilmssolpaneler. I samarbete med Midsummer AB syftar forskningen till att förbättra solpanelernas prestanda och anpassningsförmåga för olika tillämpningar genom att utnyttja avancerade tunnfilmsteknologier.
Projektperiod: oktober 2023 – september 2025
Samarbete med: Midsummer AB
Ansvariga forskare: Marika Edoff (Uppsala universitet) och Esko Niemi (Midsummer)
Postdoktor: Tanvi Upreti
WISE Postdoc: Non-toxic Inorganic Wide Band Gap Thin Films for Tandem Solar Cells
Detta WISE-postdoktorprojekt fokuserar på att öka verkningsgraden hos tandemsolceller genom tillverkning av en stabil och effektiv toppcell baserad på Ag-legerad CIGS. Den studeras både i sin stökiometriska och Cu-fattiga fas (så kallad ordered defect compound), eftersom dessa faser normalt skapar en fasblandning i solcellsmaterialet. De egenskaper som karakteriseras inkluderar fasstabilitet, filmmorfologi, bandgapsenergi och bandkanter, konduktivitetstyp, laddningsbärardensitet, ljusabsorption samt jonmobilitet för spårämnen.
Projektperiod: June 2024 – June 2026
Ansvariga forskare: Charlotte Platzer Björkman och Kostiantyn Sopiha
Postdoktor: Ann Maria James
Länk till WISE projektinfo
Avslutade projekt
Advanced Optical Concepts in ACIGS Solar Cells
Finansiär: VR + Energimyndigheten
Projektperiod: Januari 2021 – december 2024
Ansvarig forskare: Marika Edoff
Solar Cells with Higher Efficiency and Lower Environmental Impact
Samarbete med: Energimyndigheten
Projektperiod: 2020 – 2023
Ansvarig forskare: Marika Edoff
Spänningsförluster i Tunnfilmssolceller med Stort Bandgap
Finansiär: Vetenskapsrådet
Projektperiod: 2020 – 2023
Ansvarig forskare: Charlotte Platzer Björkman
Kontakt: Marika Edoff
Vill du läsa mer om forskningen på CIGS-solceller?
Här kan du läsa sammanfattningar av några av våra vetenskapliga artiklar på svenska.