Det är inte lätt att föra nya tekniker från laboratoriet till marknaden. Forskare och företag ställer mycket olika krav på nya utvecklingar och hittar inte alltid en gemensam grund.
Forskare vid Empa och andra institutioner har analyserat två nya solcellstekniker för att identifiera de största riskerna. Deras slutsats: Forskning och industri måste börja samarbeta mycket tidigare.
Inte alla tekniker som visar sig lovande i laboratoriet når marknaden. Konkurrens från befintliga produkter, utmaningar med skalbarhet och höga utvecklings- och produktionskostnader är några av de vanligaste hindren på vägen från en vetenskaplig upptäckt till en kommersiell produkt.
Vad kan forskare och industri göra för att öka framgångsgraden för denna överföring? Ett team av forskare och branschexperter undersökte denna fråga i en publikation i tidskriften Nature Energy, med solcellsteknik som exempel. ”Vi ville förstå vad som behövs på den akademiska och industriella sidan för att utveckla en ny solcell som kan konkurrera på marknaden på lång sikt”, förklarar Empa-forskaren Mirjana Dimitrievska, huvudförfattare till studien.
Forskarna har analyserat två nya material för tunnfilms-solceller: kopparindiumgalliumdiselenid, även känt under förkortningen CIGS, och perovskit. Båda halvledarna är idealiska för solceller, åtminstone i teorin, och uppnår rekordhöga effektivitetsvärden i laboratoriet. Det innebär att de omvandlar en stor del av det inkommande solljuset till elektricitet, vilket gör dem till lovande material för hållbar energiproduktion.
En tunnfilms-solcell tillverkad av CIGS. CIGS-solceller har upprepade gånger uppnått effektivitetsrekord i laboratoriet, bland annat vid Empa. Källa: Empa
Två lovande tekniker
Utvecklingen av CIGS-solceller nådde sin topp under 1990- och 2000-talen. Driven av höga kiselpriser ansågs tekniken vara ett alternativ till kiselsolceller. De nya solcellerna satte effektivitetsrekord, bland annat vid Empa.
Företag grundades över hela världen, åtföljda av betydande offentliga och privata investeringar. Men sedan avtog utvecklingen. Den relativt kostsamma och komplexa tillverkningsprocessen visade sig vara för dyr för många företag att skala upp – särskilt efter att kiselpriserna återhämtat sig. Den redan etablerade kiselteknologin vann över CIGS-nykomlingen.
Perovskitsolceller har bara varit under utveckling i cirka 20 år. De uppnår också höga effektivitetsvärden. Dessutom kan de tillverkas med hjälp av en rad olika processer, inklusive potentiellt kostnadseffektiva tryckmetoder. Fram till 2025 kommer över 500 miljoner US-dollar redan att ha investerats världen över i denna lovande teknik. Perovskitsolceller utvecklas också vid Empa – och kommersialiseras av spin-off-företaget Perovskia Solar. Perovskitsolceller används dock ännu inte i någon större utsträckning, eftersom detta nya material också medför utmaningar.
”Perovskiter är ännu inte särskilt stabila”, säger Dimitrievska. ”De är mycket känsliga för miljöpåverkan.” Dessutom har perovskitsolceller, till skillnad från CIGS-celler, knappt testats under långa perioder under verkliga miljöförhållanden.
Dessa tandemsolceller som utvecklats vid Empa kombinerar kisel med perovskit för att öka effektiviteten. Källa: Empa
Mer än effektivitet
För att förhindra att dessa begränsningar i den nya tekniken blir ödesdigra har Dimitrievska och hennes medförfattare formulerat ett antal rekommendationer. ”Vi bör lära av våra tidigare misstag, särskilt erfarenheterna från kommersialiseringen av CIGS-celler”, säger forskaren. Författarna rekommenderar specifikt att forskarsamhället fokuserar på materialets motståndskraft, stabilitet och hållbarhet snarare än på ytterligare effektivitetsrekord, och att man även överväger långsiktiga fältstudier.
”Det är mycket viktigare för branschen att produkten har lång livslängd, är tillförlitlig och kan tillverkas kostnadseffektivt än att den har några procentenheter högre effektivitet”, förklarar Dimitrievska. ”Inom forskningen är det dock effektivitetsrekord som belönas framför allt annat; de leder till uppmärksammade publikationer och lockar forskningsfinansiering.”
För att överbrygga denna klyfta måste forskning och industri samarbeta i ett tidigare skede, enligt studiens författare. Forskarna skulle också välkomna lite mer öppenhet från industrin. ”Ibland närmar vi oss en industripartner med en idé, och de säger till oss: ”Vi provade det för tio år sedan, det fungerar inte.” Om de publicerade sådana negativa resultat skulle forskningen gå mycket snabbare.”
Författarna rekommenderar att forskare tar hänsyn till industrins behov så tidigt som möjligt. ”Forskningsinstitut som Empa är särskilt starka på detta område, eftersom de i allmänhet står närmare industrin än universiteten”, säger Dimitrievska. ”Finansieringsinstrument som Innosuisse är också mycket värdefulla, eftersom de stöder mycket specifika produktutvecklingar.”
Rätt solcell för varje tillämpning
Även om perovskitsolceller fortfarande har en lång väg att gå är forskaren optimistisk. ”Det pågår mycket forskning för att övervinna utmaningarna med perovskiter”, säger hon.
CIGS-solceller upplever också en renässans. Dimitrievska och hennes medförfattare ser inte de två tunnfilmsteknikerna som konkurrenter till kiselsolceller, utan snarare som värdefulla komplement.
Perovskiter och CIGS kan användas för att tillverka solceller som är lätta, flexibla och extremt tunna. De kan verkligen glänsa där kisel är för tungt och styvt, till exempel inom Internet of Things, mobilitet eller smarta textilier. Så kallade tandemtekniker utvecklas också i allt större utsträckning: Genom att kombinera kisel med ett tunt lager av CIGS eller perovskit kan solcellernas effektivitet ökas ytterligare.
Författarna är därför övertygade om att investeringar i ny teknik fortsätter att vara viktiga och nödvändiga. ”Kisel är inte den bästa halvledaren för solceller”, påpekar Dimitrievska. ”Denna teknik har dock utvecklats i över 70 år och har redan optimerats avsevärt tack vare kontinuerlig forskning och investeringar. Om forskning och industri samarbetar kan samma sak uppnås för perovskit och CIGS.”
Publikationsuppgifter
M Dimitrievska, E Saucedo, S De Wolf, BJ Stanbery,V Bermudez Benito: Lessons from copper indium gallium sulfo-selenide solar cells for progressing perovskite photovoltaics; Nature Energy (2026); DOI: 10.1038/s41560-025-01936-0
