”Vi kan addera 25 procent till verkningsgraden”

2021-02-02 06:00  

En ny typ av solceller, perovskiter, har ökat snabbt i verkningsgrad och är enormt heta i forskarvärlden. Men få företag satsar på att få ut dem på marknaden – ett av dem finns i Uppsala.

Under de senaste åren omges perovskitsolceller av en extrem hajp. Verkningsgraden har ökat med cirka 20 procentenheter under en femårsperiod.

Det stora intresset beror på att perovskitsolceller har flera fördelar. De kräver inte lika mycket energi vid tillverkning som kiselsolceller, som dominerar marknaden, och är billigare att producera. Perovskiter är också bättre på att utvinna energi från ljus i korta våglängder och kan göras mycket tunnare.

Men än så länge är det inte särskilt många företag som satsar på att ta tekniken ut på marknaden.

– Mig veterligen är vi ensamma i Sverige om att göra det, säger Mats Ljunggren, vd på det nystartade Uppsalabolaget Evolar.

Erik Wallin, forsknings- och utvecklingschef, visar perovskitsolceller i handskboxen. Foto: Staffan Claesson

I andra länder finns det dock ett fåtal konkurrenter, till exempel Saule Technologies i Polen, Energy Materials Corporation i USA och Oxford PV i Storbritannien.

Evolar har uppstått ur det gamla solcellsföretaget Solibro, som gick i konkurs 2019, efter att ha satsat på en annan typ av tunnfilmssolceller, så kallade CIGS. Genom att gänget bakom Evolar redan behärskar CIGS-tekniken, som precis som perovskitsolceller kan tillverkas genom förångning, hoppas de ha ett försprång gentemot konkurrenterna.

Gammalt CIGS-damm städas ut

Dessutom har medarbetarna redan gjort resan att gå från solceller i labbstorlek till fullstora paneler.

– Det är ingen i hela världen som ännu har tillverkat fullstora perovskitsolceller, säger Mats Ljunggren.

Företaget håller till i Solibros gamla lokaler på Ultunaområdet i utkanten av Uppsala. Den gråkalla januaridag när Ny Teknik besöker fabriken städar man bokstavligen ut det gamla. Jättemaskinen som går under namnet Dreampilot, och som tjänstgjorde här redan under Solibro-tiden, har skrapats ut invändigt. Nu skuras gammalt CIGS-damm bort från golvet.

Det gamla städas ut. Maskinen har rensats på damm från den gamla Solibrotillverkningen och nu skuras golven. Foto: Staffan Claesson

Maskinen är drygt 20 meter lång. I ena änden ska panelstora glasskivor ledas in, för att sedan beläggas med det aktiva perovskitmaterialet genom förångning. Flera cylindrar längs sidan vittnar om var materialet ska placeras för att sedan värmas upp, övergå i gasfas, och fördela sig jämnt över glasskivan.

Siktar på ena halvan av en tandemsolcell

Men Evolar satsar inte på att sälja perovskitsolceller direkt till slutkonsumenten. Planen är att hjälpa tillverkare av kiselsolceller att förbättra sin produkt genom att solpanelens övre glasskiva beläggs med ett halvgenomskinligt lager av perovskitsolcell på undersidan.

På så sätt skapas en så kallad tandemsolcell som ger en högre total verkningsgrad än de båda solcellstyperna var för sig.

– Vi kan addera 25 procent till verkningsgraden på kiselsolcellen. Ju bättre underskiktet är, desto bättre blir det totala resultatet, säger Mats Ljunggren.

Läs mer: Genomskinliga solceller – en bra eller dålig idé?

Kiselsolceller har en teoretisk maximal verkningsgrad om 33 procent. På cellnivå har de redan nått 25 procent.

– Så den praktiska gränsen nästan är nådd. Men en tandemsolcell av perovskit och kisel har en teoretisk maximal verkningsgrad om 44 procent, så där finns det mer att göra, säger Olle Lundberg, teknikchef på Evolar.

Fakta Lina Nohrstedt Grafik: Jonas Askergren Foto: Staffan Claesson

Affärsidén är att sälja maskiner och kunnande för att belägga glaset med perovskitsolceller. Själva produktionen kan till exempel tillverkaren av kiselsolcellen stå för själv.

Ambitionen är att ganska snabbt få till ett samarbete och bygga en pilotanläggning ihop med en solcellstillverkare redan halvårsskiftet 2022. Sedan hoppas Evolar att en kommersiell fabrik kan vara igång 2023.

Just nu arbetar företaget på att optimera sina perovskitsolceller och att ta steget från labbskala till fullstorlek.

– Det svåraste blir att få en jämn skikttjocklek och en jämn kvalitet i processen, säger Olle Lundberg.

Ser inga problem med stabiliteten

Ett problem med perovskitsolceller är att de har haft en kort livslängd. Tidiga exemplar har varit känsliga både för solljus och fukt. Skämtet i branschen har varit att forskarna måste skynda sig med mätningarna innan cellen bryts ned. Men nu har bättre stabilitetsresultat rapporterats från flera forskargrupper.

– Det första fokuset var att få upp verkningsgraden, men nu har man börjat jobba mer med stabiliteten, berättar Olle Lundberg.

Olle Lundberg visar perovskitsolcellens reflekterande yta. Här har inte alla lager ännu kommit på plats. Foto: Staffan Claesson

Evolar har ännu inte gjort några stabilitetstester på sina perovskitsolceller, men både vd och teknikchef verkar trygga med att de kommer att nå en lika lång livslängd som kiselsolceller.

– Vi kommer att lösa det, säger Olle Lundberg.

”Kiselbranschen har varit duktig”

Men vad hände då med föregångaren, Solibro?

Företaget köptes upp av kinesiska Hanergy och såg ett tag ut att gå mot en strålande framtid. Men i oktober 2019 gick företaget i konkurs. Ett par månader senare grundades Evolar av flera av de gamla Solibro-medarbetare.

Läs mer: Här är solcellerna som inte behöver solljus för att ge el

Evolars vd Mats Ljunggren, som tidigare hade samma roll på Solibro, pekar på två orsaker till konkursen. Dels anser han att den kinesiska koncernen styrdes dåligt, dels kunde CIGS-tekniken aldrig komma ikapp kiselsolcellerna.

– Kiselbranschen har varit duktig på att trimma kostnaden och öka verkningsgraden, konstaterar han.

Evolar

Grundades: I december 2019.

Antal anställda: Tio personer.

Säte: I Uppsala.

Olika tillverkningstekniker för de olika lagren

Förångning innebär att ämnen värms upp så att de övergår i gasfas och lägger sig jämnt över glasytan.

Atomic layer deposition (ALD) görs genom att olika gaser trycks in i pulser över glasytan. Gasen reagerar med ytan så att ett atomskikt bildas ovanpå glasytan. En tunn film byggs upp genom att flera atomskikt läggs ovanpå varandra.

Sputtring betyder att en spänning läggs mellan det material man vill deponera, vanligtvis en metall, och glasytan i närvaro av en gas, till exempel argon. Då kommer argonjoner att accelerera mot metallen och slå ut atomer ur den, ungefär som i biljard. Atomerna lägger sig då på glasytan och bildar en tunn film.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt