På Ångströmslaboratoriet i Uppsala gör man solcellsmoduler med världens högsta verkninggrad. Samtidigt bygger man upp en miniproduktionslina som skall bana vägen för framtida volymproduktion.


Väntan på soldriven elkraft har varit lång. Den stora spridningen på sol-el i vägguttaget har lyst med sin frånvaro trots att solcellernas verkningsgrad successivt skjutit i höjden på laboratorienivå.

Haken hittills har varit solcellernas höga pris. Solceller baserade på kristallint kisel är fortfarande mycket dyra. Istället är det solceller tillverkade i tunnfilm som numera ingjuter hopp om konkurrenskraftig sol-el i framtiden.

Enligt forskare på Uppsalas Ångströmslaboratorie är det först nu som man är framme vid en punkt då en industrialisering av tunnfilmssolceller kan vara lönsam. Just solceller baserade på ett Cigs-lager - alltså koppar, indium, gallium och selen - utlovar en billigare tillverkningsprocess än andra solceller, samt en högre verkningsgrad.



Nytt världsrekord


Uppsalagänget, lett av Lars Stolt, slog nyligen nytt världsrekord i verkningsgrad för Cigs-moduler. Rekordet lyder på 14,7 procent, vilket slår Siemens tidigare rekord med 0,5 procent. Att rekordet gäller moduler med flera seriekopplade solceller i rad, och inte enstaka solceller, betyder att den höga verkningsgraden kan uppnås även i verkliga tillämpningar.

- Tekniken är nu mogen för produktion, konstaterar Lars Stolt som har nästan tjugo år världsledande solcellsforskning bakom sig.

Lars Stolt och hans forskargrupp har därför bestämt sig för att satsa på att överföra tekniken till massproduktion. Ångströmslabbet beslöt också nyligen att bygga upp pilotproduktion i miniformat för att reda ut alla produktionsmässiga problem.

- Målet med miniproduktionslinan är att kunna tillverka tillförlitliga moduler med hög verkningsgrad mot slutet av nästa år. Tillverkningen skall kunna pågå åtta timmar i sträck, säger Lars Stolt.

För att få ner produktionskostnaden måste tillverkningshastigheten i pilotlinan ökas kraftigt samtidigt som produktionen måste förbli robust.

De första produkterna från minipilotlinan kommer inte att gå att sälja, eftersom det handlar om moduler som endast är några hundra kvadratcentimeter stora. Det är först i nästa fas, då en större pilotproduktion skall byggas upp i en riktig fabrik, som processen skall skalas upp.



Stora moduler på väg


- I nästa produktionsfas planerar vi att tillverka moduler som är 60 cm gånger 120 cm. Dessa moduler kommer att kunna konkurrera med andra tunnfilmsceller på marknaden, säger Lars Stolt.

Solcellmoduler baserade på Cigs-tekniken tillverkas redan idag av Siemens Solar i USA. De första produkterna släppte Siemens förra året och idag erbjuder företaget celler på 5 till 40 W med en verkningsgrad på runt elva procent.

- Siemens har lyckats massproducera Cigs-solceller före oss eftersom deras tillverkningsprocess är mycket enkel att skala upp. Vi har dock en bättre process i grunden.

- När vi skalar upp vår produktion kommer våra moduler att kunna nå en bättre verkningsgrad än konkurrenternas, säger Lars Stolt.

Det nya modulrekordet visar att Ångströmslaboratoriets basprocess är världsledande. Och det råder ingen tvekan om att gruppen tillhör världseliten inom solceller. Följaktligen har Sverige fröet till en egen storskalig solcellsindustri; en industri som enligt Lars Stolts kan bli lika stor som den svenska bilindustrin.

- Sol-el skulle kunna stå för fem procent av Sveriges elkonsumtion fram-över. Till det behövs ett antal fabriker som var och en årligen producerar solceller som kan ge 100 megawatt och det är bara toppen på ett isberg jämfört med den potentiella globala marknaden, säger han.

Men solcellerna utgör ändå bara en del av hela systemkostnaden. Solcellsbranschen kräver även kraftelektronik, växelriktare och lagringsystem som skapar nya expansionsmöjligheter för företag som ABB och Vattenfall.

Ingen svensk tillverkare
Trots Sveriges ledande position inom solcellstekniken, är vägen till en svensk storskalig produktion av solceller långt ifrån problemfri. Förutom ett antal svårlösta tekniska problem med att industrialisera tunnfilmsprocessen, återstår problemet att Sverige saknar en given producent av solceller.

- I dag finns det ingen svensk tillverkare som sysslar med tunnfilmsteknik eller glas på det här sättet. Samtidigt verkar det som om få vill satsa på tekniken innan man bevisat att det går att tillverka stora moduler.

I samband med den nya minipilotlinan skall Ångströmslabbet bilda ett nytt företag. Alla patent för modultillverkning skall samlas i detta företag som sedan skall driva fram industriutvecklingen.

- Tanken är att både företaget och produktionen skall finnas i Uppsala Science Park, säger Lars Stolt.

Pilotproduktionen kommer dock att kräva stora finansiella insatser och om produktionen skall stanna kvar i Sverige bör det finnas svenska finansiärer.

Forskningen kring tunnfilmsolceller runt om i världen har börjat knytas ihop med industriella partners. Utländska tillverkare har dessutom redan visat intresse för Uppsalagruppen.

- Det här är Sveriges sista chans att lägga grunden till en svensk produktion av sol-el. Om vi inte hänger med nu kommer vi att missa solcellståget totalt, varnar Lars Stolt.

Susan Kelly