About / Advertise
Tunnfilmssolceller – ett välkommet tillskott Under de senaste tio åren har marknaden för solceller vuxit i snitt med 40 procent per år för att idag värderas till cirka 100 miljarder kronor. Omkring 90 procent av alla solceller som säljs är tillverkade av kiselskivor. Huvuddelen av kislet som raffineras i världen används till solceller, men det är enbart fyra företag som kontrollerar över 80 procent av världens kiselproduktion. Det har lett till en brist på kiselskivor, vilket håller priset på solceller uppe och hämmar tillväxten. Resultatet är att företag som tillverkar solcellsmoduler har en stor överkapacitet idag och gärna ser alternativ till kiselskivan. Ett sådant är tunnfilmssolceller, som det forskats på i uppåt 30 år. Tunnfilmssolceller finns i tre kategorier där det ljusabsorberande materialet består av ett skikt på några tusendels millimeter: • Tunnfilmskiselsolceller, kallade amorft kisel. De har relativt låg verkningsgrad. Ett problem har hittills varit att de degraderar med tiden, men man påstår sig ha löst detta och många företag satsar på denna teknik idag. Verkningsgraden är typiskt 4-7 procent. • Kadmiumtellurid, CdTe. Solcellerna består till cirka 50 procent av kadmium. Detta är idag den dominerande tunnfilmstekniken, men det är egentligen bara amerikanska First Solar som tillverkar dessa solceller. Företaget är det första som lyckats massproducera tunnfilmssolceller billigare än kisel, det expanderar väldigt snabbt och är ett av världens högst värderade solcellsbolag idag. Verkningsgraden är typiskt 9 procent. • CIGS-teknik. Solcellerna består av koppar, indium, gallium och selen. Det är den dominerande teknik i Europa när det gäller tunnfilmssolceller. Verkningsgraden är typiskt runt 10 procent. |
– Vi har startat en gradvis uppbyggnad av vår produktionslina. I år har vi börjat producera och tittar vi framåt så hoppas vi ha runt 30 MW:s kapacitet om två år, säger Sven Lindström, vd och en av grundarna av Midsummer.
Midsummer är ett anonymt, fyra år gammalt företag med 13 anställda som hittills skyndat långsamt. Flera anställda har tidigare tillverkat maskiner för cd- och dvd-tillverkning. Och det är ur den världen hela affärsidén är sprungen.
En solcell på tio sekunder
– Maskinerna som vi byggde tillverkade cirka 30 000 dvd-skivor per dygn. På Midsummer har vi samma filosofi. Vi vill skyffla väldigt många små substrat genom en väldigt liten vakuumkammare och vårt mål är att kunna tillverka en solcell på tio sekunder, säger Sven Lindström.
Till skillnad mot andra solcellsstillverkare jagar Midsummer inte i första hand verkningsgrad, utan kostnader. Företagets solceller har en verkningsgrad på över 8 procent, vilket står sig väl på världsmarknaden. De tunnfilmssolceller med lägst verkningsgrad som idag säljs är gjorda i amorft kisel, med en verkningsgrad på runt 4–5 procent.
– Eftersom dessa celler säljs kan man säga att där ligger ribban idag. Klarar du den verkningsgraden och kan göra solceller billigare än kristallint kisel finns det en plats för dig på marknaden.
– Ur ett tillverkningsperspektiv är det en ganska trevlig marknad att göra entré på, säger Sven Lindström.
Solceller säljs – likt olja – för ett världsmarknadspris som i dagsläget ligger kring 2 till 2,5 euro per watt i solcellsledet. Lägre verkningsgrad kräver lite mer yta.
Sputtrar på metall
Midsummers har tagit till en mängd knep för att pressa priset på sina solceller, som görs i CIGS-teknik (se ruta). Istället för att på traditionellt vis förånga materialet på stora glasskivor sputtrar företaget det på metallskivor. Sputtring ger en betydligt mindre, snabbare, billigare och mer hanterbar produktionsutrustning. Det är också den mest använda metoden för att lägga på tunna filmer inom elektronikindustrin och alla dagens cd-skivor är sputtrade.
Maskinen som Midsummer producerar med är just en cd-maskin ombyggd på plats. Den har åtta armar som var och en jobbar med en solcell åt gången. Den färdiga solcellen ser i stort ut som en cd-skiva, bara något större.
– Vi gör runda solceller för att det är enklare att tillverka. Vi har diskuterat med modultillverkarna om de vill ha solcellerna runda eller mer fyrkantiga. Om de väljer runda blir det lite billigare. Då väljer de runda.
EU-projekt var startskottet
Midsummers produktionsprocess är resultatet av ett nyss avslutat EU-projekt som företaget varit koordinator för. Målet med projektet, som pågått från 2006, var att ta fram en ny kostnadseffektiv process för tillverkning av tunnfilmssolceller. Även det finska forskningsinstitutet VTT och den tyska maskintillverkaren FHR har deltagit i projektet.
– Strax före midsommar hade vi ett möte med representanter från EU-kommissionen och de var mycket nöjda med resultatet, säger Sven Lindström.
Samtidigt påpekar han att EU-projektet blev startskottet för Midsummer. Därefter har företaget kunnat dra till sig riskkapital och idag vilar företaget på en stabil ekonomisk bas. De utvecklingsbidrag som företaget fått beviljade har också varit viktiga.
Ett sådant är de drygt åtta miljoner som ProEnviro beviljat Midsummer i samarbete med Chalmers för att bland annat undersöka om det går att använda rostfritt stål istället för glas som bärare av solcellerna. ProEnviro är ett forskningsprogram för miljöanpassad produktframtagning i små och medelstora företag, som Mistra (Stiftelsen för miljöstrategisk forskning) och SSF (Stiftelsen för Strategisk Forskning) står bakom.
– Resultatet är positivt och nu går vi fullt på metallspåret. Det ger framförallt mycket billigare solceller, runt halva priset, och så blir solcellerna betydligt lättare att hantera.
Järn dödar solcellen
Men materialbytet innebär också utmaningar. Järn får inte komma in i solcellen, då dör den. Därför måste man skapa ett spärrskikt mellan det ljusabsorberande skiktet och metallskivan.
För att utveckla spärrskiktet ytterligare fick Midsummer nyligen 3,8 miljoner kronor från Vinnova. Utvecklingsarbetet sker i samarbete med forskare på Linköpings universitet och ståljätten Outokumpu i Avesta. Outokumpu bidrar med runt en halv miljon kronor för att anpassa stålplåten för solcellstillverkning.
Vardagen för Midsummer handlar just nu i stort om att trimma in produktionsprocessen genom att skruva och ratta på maskinen under dagtid för att på natten producera solceller, som sedan utvärderas dagen därpå. Företaget levererar också till två kunder i Asien som även de testar och utvärderar solcellerna.
Ska expandera i Järfälla
Parallellt med detta bygger Midsummer upp produktionskapaciteten i Järfälla. I ett första skede har företaget tusen kvadratmeter att bre ut sig på. Det räcker för tre till fyra tillverkningslinor.
Men det finns inget som hindrar en större expansion framöver. Den gamla IBM-fabriken är på totalt 33 000 kvm, och det finns lediga ytor.
– Den stora utmaningen för oss just nu är främst att kunna producera snabbare och mer effektivt och att kunna göra det kontinuerligt i större skala, säger Sven Lindström.
