Inovasi Saat Ini Dan Yang Akan Datang Dalam Teknologi Sel Surya – Energi matahari, sumber energi terbarukan terbesar ketiga setelah tenaga air dan angin, telah muncul sebagai alternatif yang bersih, berkelanjutan, dan kuat untuk bahan bakar fosil. Sinar matahari yang menerpa Bumi lebih dari 10.000 kali penggunaan energi total dunia, dan teknologi untuk memanen energi matahari sebanyak mungkin melonjak dengan cepat.
Inovasi Saat Ini Dan Yang Akan Datang Dalam Teknologi Sel Surya
steorn – Sejak panel surya silikon (Si) komersial pertama dibuat oleh Bell Laboratories pada tahun 1954, teknologi paling umum saat ini menggunakan berbagai bentuk sel surya berbasis Si dan mengubah hingga 20% sinar matahari menjadi listrik.
Menurut analisis pasar IEA , pembangkitan solar photovoltaics (PV) proses mengubah sinar matahari menjadi listrik telah mencapai 720 TWh pada 2019 dari 585 TWh pada 2018 dan diperkirakan akan tumbuh hingga 1.940 TWh pada 2025. Maksimum global saat ini kapasitas energi matahari adalah 592 GW , menyumbang 2,2% untuk pembangkit listrik global.
Apa bahan inovatif saat ini dan yang akan datang?
Sel surya tipikal terdiri dari bahan semikonduktor seperti silikon tipe-p dan n dengan persimpangan pn berlapis yang terhubung ke sirkuit eksternal. Penerangan sinar matahari pada panel menyebabkan ejeksi elektron dari silikon. Elektron yang dikeluarkan di bawah medan listrik internal menciptakan aliran melalui persimpangan pn dan sirkuit eksternal, menghasilkan arus (listrik).
Dengan pasar yang berkembang pesat dan pengembangan aplikasi kreatif, R&D pada bahan energi matahari yang inovatif berada pada puncaknya untuk mencapai efisiensi tenaga surya-ke-listrik maksimum dengan biaya rendah. Tiga jenis bahan semikonduktor yang sangat diselidiki saat ini adalah Si kristal, film tipis, dan sel surya perovskite (PSC) generasi berikutnya.
Crystalline Silicon
Crystalline Silicon (c-Si) adalah bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan di panel surya, menempati lebih dari 90% pasar PV global, meskipun efisiensinya secara signifikan di bawah batas teoretis (~30%). Sel surya yang terbuat dari bahan alternatif berbiaya rendah dan berefisiensi tinggi sedang bermunculan.
Baca Juga : Siapa Yang Diuntungkan Dari Teknologi Baru
National Renewable Energy Laboratory (NREL) mendorong pengembangan PV kristal efisiensi tinggi , yang mencakup material multisambungan III-V (dengan target efisiensi >30%) dan sel surya tandem hibrida III-V/Si. Sel surya III-V enam persimpangan mereka telah mencapai efisiensi 47,1% di bawah cahaya terkonsentrasi. Selain itu, teknologi bifacial berbasis Si dapat memanen energi matahari dari kedua sisi panel, dengan efisiensi 11% lebih tinggi dibandingkan panel standar.
Thin Films
Sel surya film tipis generasi kedua muncul sebagai salah satu teknologi PV yang paling menjanjikan karena desainnya yang sempit ( lapisan penyerap cahaya 350 kali lebih kecil dibandingkan dengan panel Si standar), bobot yang ringan, fleksibilitas, dan kemudahan pemasangan. Biasanya, empat jenis bahan digunakan dalam konstruksinya: kadmium-tellurida (CdTe), silikon amorf, tembaga indium gallium selenida (CIGS), dan galium-arsenida (GaAs). Sementara CdTe memiliki masalah toksisitas karena kadmium, sel surya CIGS berubah menjadi opsi efisiensi tinggi dan ekonomi yang lebih menjanjikan untuk instalasi perumahan dan komersial, dengan efisiensi hingga 21%.
Ascent Solar adalah salah satu pemain top dalam pembuatan modul CIGS berkinerja tinggi, dengan teknologi CIGS super ringan dan ekstrim yang digunakan di sektor luar angkasa, kedirgantaraan, pemerintahan, dan publik.
Perovskite Solar Cells
Di antara sel surya generasi berikutnya, sel surya perovskit logam halida hibrida (PSC) telah mendapatkan banyak perhatian karena harganya yang murah, desain yang lebih tipis, pemrosesan suhu rendah, dan sifat penyerapan cahaya yang sangat baik (kinerja bagus di bawah rendah dan difusi). lampu). PSC bisa fleksibel, ringan, dan semitransparan. Khususnya, film tipis perovskite juga dapat dicetak, yang mengarah ke produksi throughput tinggi yang dapat diskalakan , dan PSC cetak rol-ke-rol baru-baru ini telah mencapai efisiensi 12,2% , tertinggi di antara PSC cetak.
Khususnya, gabungan material perovskit dan Si-PV telah menunjukkan rekor efisiensi hingga 28% dalam kondisi laboratorium, seperti yang ditunjukkan oleh Oxford PV . Sementara stabilitas dan daya tahan tetap menjadi perhatian utama, sistem enkapsulasi tumpukan gelas polimer berbiaya rendah baru-baru ini telah memungkinkan PSC bertahan dalam kondisi operasi standar. Meskipun PSC masih belum dikomersialkan, mereka memiliki keuntungan ekonomi dan efisiensi yang signifikan untuk mendorong masa depan pasar energi surya .
Apa terobosan teknologi sel surya integratif?
Selain bahan inovatif, metode kreatif pemanenan energi surya maksimum juga bermunculan. Misalnya, start-up Swiss Insolight menggunakan lensa terintegrasi sebagai penguat optik di kaca pelindung panel untuk memusatkan berkas cahaya hingga 200 kali sambil mencapai efisiensi 30%.
Perkembangan terbaru lainnya adalah perancangan prototipe perangkat PV termoradiatif, atau panel surya terbalik , yang dapat menghasilkan listrik di malam hari dengan memanfaatkan panas yang dipancarkan dari panel ke ruang dalam yang digabungkan secara optik, yang berfungsi sebagai penyerap panas.
Menariknya, seiring dengan material inovatif, aplikasi integratif selain pemasangan atap standar juga meningkat dan saat ini masih dalam masa pertumbuhan. Misalnya, distilasi surya dapat memanen energi matahari sambil memanfaatkan panas yang hilang dari panel untuk memurnikan air, jika ada sambungan distilasi membran terintegrasi.
Teknologi transformatif lain di masa depan adalah cat surya , yang meliputi hidrogen cat surya (menghasilkan energi dari pemisahan air fotovoltaik), titik kuantum (cat fotovoltaik), dan cat berbasis perovskite.
Selain itu, jendela surya transparan adalah aplikasi yang sangat inovatif, dan Ubiquitous Energy telah mencapai efisiensi konversi surya ke listrik sebesar 10% dengan bahan transparannya.