Kubisk kiselkarbid – solcellsmaterial à la Linköping

Kubisk kiselkarbid dopad med bor kan fånga upp solljus mer effektivt än kisel. Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en metod för att framställa kubisk kiselkarbid med världsledande kvalitet som även klarar hög tillverkningshastighet. Nu får de 3,2 miljoner kronor av Vinnova för ytterligare utveckling, samt i viss mån kommersialisering.

En forskargrupp vid Linköpings universitet, med materialforskaren Mikael Syväjärvi i spetsen, har under flera år utvecklat en metod för att framställa så kallad kubisk kiselkarbid. De har även studerat hur man kan tillföra bor i en annan variant av kiselkarbid för att få fram ett lysdiodsmaterial.

Nästa steg är att kombinera de olika forskningserfarenheterna och utveckla kubisk kiselkarbid som solcellsmaterial. Vinnova stöttar materialutvecklingen med 3,2 miljoner kronor – pengar som även ska räcka till att utvärdera kommersialiseringspotentialen.

– Det är väldigt spännande att kombinera forskningstankarna med hur vi ska hitta ett kommersialiseringsspår, säger Mikael Syväjärvi, som drivit idén och koordinerar denna forskning vid Linköpings universitet.

För att öka effektiviteten hos solceller har forskare hittills arbetat med att stapla flera olika material på varandra för att fånga in en större del av ljusets spektrum än vad rent kisel klarar. Problemet med metoden är att om materialen inte matchar varandra så uppstår defekter som minskar utbytet.

Rent teoretiskt kan ett material fånga in solljus effektivare om det dopas. En förutsättning – och utmaning – är att materialet måste ha ett bandgap som är dubbelt så stort som i kisel. Likaså måste dopningen måste nå en viss nivå för att vara effektiv.

Kubisk kiselkarbid dopad med bor har visat sig passa bra.

– Men vi måste har kontroll på hur vi kan tillföra bor utan att förlora kvaliteten av materialet. Här har samarbetet med KTH en primär funktion när de ger oss återkoppling på koncentration av bor i kubisk kiselkarbid, säger Mikael Syväjärvi, som satt samman en referensgrupp från industri och institut i arbetet kring materialutvecklingen för att kunna påvisa solcellsfunktionen

Samtidigt som Vinnova bidrar med 3,2 miljoner satsar norsk forskning 8 miljoner på att utveckla en solcell från Linköpingsforskarnas material.

I decemberutgåvan av Elektroniktidningen kommer Mikael Syväjärvi att skriva en artikel om kubisk kiselkarbid – om hur tekniken egentligen fungerar.

– Det är så nytt att knappt ens vi kiselkarbidforskare förstår fysiken bakom detta, säger han till Elektroniktidningen.

Vill du vara säker på att få läsa Mikael Syväjärvis artikel direkt när den aktuella utgåva av Elektroniktidningen dimper ner i brevlådan – men inte har en prenumeration ännu – kan du prenumerera kostnadsfritt här: etn.se/prenumerera.

Kubisk kiselkarbid som framställts med Linköpingsmetoden