Institutionen för teknikvetenskaper

CIGS-solceller

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. En typisk solcell av CIGS-typ visas i bilden nedanför. Ovanpå ett substrat, beläggs en bakkontakt. CIGS-skiktet beläggs på bakkontakten med samförångning, eller sputtring. Ett buffertskikt används för att få en effektiv pn-övergång och överst beläggs en transparent ledare som fönsterlager.

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. Två exempel på områden vi jobbar med är användningen av kadmium och indium. Kadmium finns i det tunna buffertskiktet i form av kadmiumsulfid, och eftersom kadmium är en farlig tungmetall är det något man helst vill undvika. Skiktet är visserligen så tunt (~50 nm) att koncentrationen anses vara helt ofarlig om man t.ex. mal ner uttjänta CIGS-solceller, men kadmiumhanteringen kan ändå bli ett problem vid produktionen. Vi arbetar därför med att försöka ersätta CdS-skiktet med buffertskikt fria från kadmium med bibehållen hög verkningsgrad. Indium är en ovanlig metall som därför begränsar den potentiella produktionen av CIGS-solceller. Det skulle t.ex. inte gå att med dagens teknik tillverka CIGS-solceller som täcker hela världens elbehov eftersom de kända indiumtillgångarna inte skulle räcka till. Vi försöker utveckla solceller med väsentligt tunnare CIGS-skikt med bibehållen verkningsgrad, vilket dessutom skulle ge en minskad deponeringstid och snabbare tillverkning.

Forskningen på CIGS-solceller vid Uppsala Universitet har också avknoppats till företaget Solibro AB. Solibro utvecklar fortfarande solceller i större skala på Ultuna i Uppsala som en del av Solibro GmbH. Detta är en av världens ledande tillverkare av CIGS-moduler med bas i Tyskland. CIGS-solceller från Solibro GmbH har dessutom installerats i Frodeparken i Uppsala.

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.