Uppsala universitet har uppnått ett nytt världsrekord i elektrisk effektutvinning från CIGS-solceller med en imponerande verkningsgrad på 23,64 procent. Mätningen utfördes av det oberoende mätinstitutet Fraunhofer ISE i Tyskland och resultaten har blivit offentliggjorda i tidskriften Nature Energy.
Det framstående resultatet är resultatet av ett framgångsrikt samarbete mellan Uppsala universitet och solcellsföretaget First Solars europeiska division i Uppsala (tidigare Evolar). Marika Edoff, professor i solcellsteknik vid Uppsala universitet och ansvarig för studien, kommenterade att de interna mätningarna av solcellen och andra nyligen tillverkade solceller överensstämmer med den oberoende mätningen. Dessutom kommer resultaten användas för intern kalibrering av deras egna mätmetoder.
Det föregående världsrekordet, 23,35 procent, hölls av Solar Frontier i Japan, och innan det var rekordet på 22,9 procent från ZSW i Tyskland. Uppsala universitet har tidigare haft världsrekordet på 1990-talet inom forskningssamarbetet Euro-CIS.
Marika Edoff, professor i solcellsteknik vid Uppsala universitet och ansvarig för studien understryker att även om det var ett tag sedan universitetet hade cellrekordet, har de konsekvent presterat nära de bästa resultaten och har varit ledande inom möjligheten att skala upp till storskalig process.
Solceller växer snabbt globalt, och solkraften stod för över sex procent av världens el enligt International Energy Agency (2022). De mest avancerade solcellsmodulerna av kristallint kisel omvandlar nu mer än 22 procent av solljuset till elektrisk effekt. Inom solcellsforskningen är ett branschmål att nå över 30 procent verkningsgrad till rimliga produktionskostnader. Tandemsolceller har varit ett fokusområde för att öka effektiviteten, men de har varit kostsamma för storskalig användning.
Det nya världsrekordet på 23,64 procent verifierades av det oberoende mätinstitutet Fraunhofer ISE i Tyskland. Den vetenskapliga artikeln inkluderar en grundlig materialanalys och elektrisk analys av solcellen, samt en jämförelse med tidigare rekord från andra forskningsinstitutioner.
CIGS-solceller består av en glasskiva av vanligt fönsterglas belagd med flera skikt, var och ett med en specifik funktion. Det absorberande materialet består av koppar, indium, gallium och selen (CIGS), med tillsatser av silver och natrium. För att optimera effektiviteten ytbehandlas CIGS-skiktet med rubidium-fluorid. Balansen mellan natrium och rubidium, samt sammansättningen av CIGS-skiktet, är avgörande för verkningsgraden.
Under testerna mäter mätinstituten solcellens verkningsgrad med filtrerat ljus som härmar solens intensitet och spektrum. Solcellen hålls vid en kontrollerad temperatur, och kalibreringssolceller skickas regelbundet mellan mätinstituten för att säkerställa noggrannheten i mätningarna.
Marika Edoff betonar i studien att CIGS-tunnfilmstekniken visar sig vara ett konkurrenskraftigt alternativ som ensam solcell och har potential att fungera som bottencell i tandemsolceller. Resultaten av materialetanalys och elektriska egenskaper förväntas ligga till grund för framtida förbättringar av solcellens prestanda.
Forskningen bakom detta världsrekord har finansierats av Energimyndigheten, EU och Vetenskapsrådet.