Växande intresse för solenergi skapar behov av att få fram billigare material för solcellsproduktion.

Ett alternativ är tunnfilmsmaterialet CIGS, som hittills har gett lovande resultat om kadmium har ingått i solcellerna. I en avhandling från Uppsala universitet presenteras nu ett nytt sätt att tillverka CIGS- solceller som inte bara är kadmiumfritt utan också ger bättre solcellsprestanda.

Under de senaste åren har intresset för solceller växt enormt på grund av den ökade efterfrågan på förnybara energikällor. Marknaden för solceller som har som följd växt med ungefär 40 procent per år under de senaste åren. För att solelen ska kunna konkurrera med andra energikällor måste kostanden per producerad solcellseffekt minskas. Ett sätt att göra detta är att använda tunna filmer för att skapa solcellen och på så vis spara in materialkostand.

Ett av de mest lovande tunnfilmsmaterialen är kopparindiumgalliumselenid, CIGS. Använder man CIGS krävs dock ett antal andra tunna lager varav ett med kadmiumsulfid som är giftigt. Doktoranden Adam Hultqvist vid institutionen för teknikvetenskaper, Uppsala universitet, har prövat att ersätta kadmiumsulfiden med ett kadmiumfritt zinkoxidbaserat lager vilket har gett mycket lovande resultat. Solcellerna blir inte bara mindre giftiga utan får bättre prestanda när kadmiumsulfidlagret bytts ut, enligt ett pressmeddelande.

För att kunna ersätta kadmiumsulfidlagret med zinkoxidmaterialet krävs att man ändrar sammansättningen på det senare genom att inkludera antingen svavel, magnesium eller tenn. Det krävs också att mängden av detta ämne väljs omsorgsfullt. Används svavel är det också viktigt för solcellens prestanda hur atomerna i materialet är ordnade. Med magnesium blir filmresitiviteten, det vill säga filmens förmåga att leda elektrisk ström, extra viktig. Om det är tenn som inkluderas är det istället filmtjockleken som vid sidan av mängden tenn är av stor betydelse för resultatet.

– Genom att ersätta kadmiumsulfiden i CIGS solcellerna skapar vi idag en billig och giftfri energikälla för framtidens elproduktion, säger Adam Hultqvist.

Filed under: SvenskTeknik