Just nu kämpar flera olika solcellstekniker mot varandra.

– Alla tekniker har sina för- och nackdelar. På vissa marknader är tomtpriset avgörande, vilket talar för så effektiva solceller som möjligt. I andra delar av världen är det priset som är det viktigaste, säger Arve Holt, som är projektledare för Nordiska ministerrådets satsning på att öka kontakterna mellan dem som forskar på solenergi inom Norden, Baltikum och Ryssland.

Alla solceller bygger på att när fotonerna i solljuset träffar ett halvledande material, så slås några elektroner ut ur sin bana runt atomen. De vandrar vidare från atom till atom tills de hittar ett ”hål”, en atom som saknar en elektron. Det är denna dans som vi kallar elektricitet och som kan ledas bort från solpanelen och användas som energi.


Kristallint kisel är den halvledare som hittills använts mest inom industrin. Ultrarent kisel uppnås genom att värma upp kislet till gasform och sedan kyla ned det. Det blir då en grå massa som kan sågas i tunna skikt i kvadratiska rutor, så kallade wafers. Dessa bearbetas och seriekopplas till solcellspaneler. 90 procent av alla solcellspaneler som tillverkas bygger på kiseltekniken.

Men de tunna kiselskivorna går lätt sönder, industriprocessen är energikrävande och det är svårt att pressa priset dramatiskt. Därför tvivlar många på att den sortens solcellspaneler någonsin kommer att klara sig utan subventioner.

De största förhoppningarna ställs till tunnfilmstekniken. Där förångas det halvledande ämnet direkt på en glasskiva eller annat underlag. Lagret kan göras så tunt att det är genomskinligt. Alla fönster i en byggnad kan därmed vara solceller som bidrar med energi. Underlaget kan också vara en böjlig plastfilm så att solcellen får olika former. Det finns till och med tält som fungerar som solcellspaneler, så att man kan få ström i ödemarken.


Den största fördelen med tunnfilmstekniken är att produktionsprocessen kan göras så mycket mer effektiv. Det amerikanska företaget Nanosolar har utvecklat en teknik där det halvledande materialet blandas till ett ”bläck” som sedan trycks på en aluminiumfolie med en roterande press, på samma sätt som en tidning trycks.

På en timme kan det med den tekniken tillverkas lika många kvadratmeter solceller som en kiselcellfabrik klarar av på ett år, enligt det danska institutet för hållbar energi, Risø DTU.

Nanosolar har vidareutvecklat den så kallade CIGS-tekniken, som ursprungligen togs fram av forskare vid Ångströmslaboratoriet vid Uppsala universitet. Bokstäverna står för ämnena koppar, indium, gallium, och diselenid. Från universitetet knoppades företaget Solibro ut, som senare köpts upp av tyska Q-cell.


Den största tunnfilmsproducenten är det amerikanska First Solar, som i slutet av förra året bland annat tecknade kontrakt om att bygga världens största solraftverk i den kinesiska delen av Mongoliet. First Solar använder kadmiumtellurid, CdTe, som ger en något högre effektivitet än CIGS.

Tunnfilm med CdTe är den billigaste solcellstekniken just nu, men CdTe är ett giftigt ämne som måste hanteras varsamt.

– Det gör att det kommer att bli utmaningar när solkraftverken ska skrotas en gång i framtiden, säger Arve Holt.

Både Nanosolars och First Solars teknik utnyttjar bara lite drygt 11 procent av solens energi, mot kiselsolceller som ligger på 16–18 procent.

– En nackdel är också att det är tveksamt om det går att trappa upp produktionen av tunnfilmssolceller hundrafaldigt, som de mest ambitiösa planerna går ut på, eftersom en del av råvarorna är sällsynta, säger Arve Holt.


Det gäller både tellurid, men speciellt indium, som oftast är en biprodukt i zinkgruvor. Det används dessutom också vid tillverkning av platta skärmar och efterfrågan är stor.

För att öka tunnfilmscellernas effektivitet och för att pressa priset behövs det både praktiska innovationer som gör tillverkningen av solcellspaneler mer effektiv – för när tunnfilmen väl monteras till solcellspaneler är skillnaden mot de traditionella kiselpanelerna inte lika stor. Och det behövs också mer forskning om hur man ska kunna utnyttja de möjligheter nanotekniken ger att förbättra solcellerna.

I Norden är det Norge som är storebror inom solenergiforskningen. Ett skäl är förstås att landet har två stora solenergibolag, REC och Elkem Solar. Fyra norska forskningsmiljöer och nio före­- tag har gått ihop om ett ’Forskningssenter for miljøvennlig energi’, FME-SOL, med en budget på 40 miljoner norska kronor per år. En av de största forskargrupperna, på Oslo universitet, leds av den svenska professorn Bengt Svensson.

– Det mesta handlar om nanoteknik inom solenergin nuförtiden, säger han.


Räknas stipendiater med är gruppen på 55 personer. Målet är att göra solceller som fångar upp tre gånger så mycket energi som i dag. Solljuset består av många olika färger, eller våglängder (energier). Men en solcell kan normalt bara fånga upp vissa våglängder (energier).

– Genom att lägga flera tunnfilmsceller ovanpå varandra kan varje lager vara specialtillverkat för att fånga upp varsin del av ljusspektret. Vi behöver två, tre eller fyra lager för att fånga så mycket som möjligt av solenergin. En realistisk, kommersiell möjlighet är att tillsammans med andra förbättringar komma upp i 50–60 procent, säger Bengt Svensson.

Denna sorts solceller kallas för tandemsolceller. De solceller man arbetar med nu har indium-tenn-oxid och zink-oxid som läggs i lager som bara är tio till hundra nanometer tjocka på kisel. Tunnfilmernas egenskaper bestäms av nanokristaller med diameter på fem till femtio nanometer, som det gäller att få av precis rätt storlek.

– Jovisst finns det tankar på att bilda ett företag för att utnyttja tekniken. Men om det går bra och konceptet håller så tar det nog 10–15 år innan den är kommersiell. Den största utmaningen är att inte energin ska läcka ut mellan de olika tunnfilmslagrena, säger Bengt Svensson.