Sebuah Revolusi Dalam Teknologi Tenaga Surya – Penelitian terkemuka dunia di Departemen Fisika Universitas Oxford tampaknya akan menghadirkan teknologi fotovoltaik berbiaya rendah dan berefisiensi tinggi yang pada akhirnya dapat menyaingi pembangkit energi dari bahan bakar fosil.
Sebuah Revolusi Dalam Teknologi Tenaga Surya
steorn – Pasar fotovoltaik surya (PV) telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, tetapi kontribusinya terhadap energi dunia masih kecil dan teknologinya lebih mahal daripada bahan bakar fosil. Silikon, yang digunakan di hampir semua sel surya komersial, murah dan berlimpah, tetapi mahal dan boros energi untuk memproduksinya dalam bentuk kristal murni yang diperlukan untuk PV.
Baca Juga : Penelitian Teknologi Penyimpanan Energi Panas
Agar tenaga surya benar-benar menggantikan bahan bakar fosil di seluruh dunia, teknologinya perlu menjadi lebih murah, mungkin sekitar dari harga saat ini, dan masih lebih efisien. Penelitian mutakhir yang dipimpin oleh Profesor Henry Snaith di Universitas Oxford tampaknya akan memberikan hal ini: teknologi PV berbiaya rendah dan berefisiensi tinggi, berdasarkan bahan kristal yang disebut perovskit yang disintesis dari prekursor yang melimpah di bumi, yang mulai diselidiki pada tahun 2009 sebagai bahan untuk menggantikan zat warna pada sel surya “peka zat warna”.
Namun, terobosan dramatis datang pada tahun 2012 ketika kelompok Snaith menunjukkan bahwa perovskite dengan sendirinya merupakan semikonduktor yang sangat baik. Hasil yang tidak terduga ini berarti bahwa sel PV dapat dibuat dengan tumpukan sederhana dari lapisan tipis, dan ini memiliki potensi untuk sangat menyederhanakan pembuatan, dan memberikan efisiensi yang jauh lebih baik.
Pada tahun 2014, sel yang dibuat oleh grup telah mencapai efisiensi lebih dari 17%, mendekati modul silikon komersial, dan sekarang sel perovskit sambungan tunggal telah melampaui 22%. Para komentator menggambarkan kemajuan pesat ini sebagai ‘belum pernah terjadi sebelumnya’. Salah satu keuntungan besar perovskite adalah murah untuk disintesis, dan film berkualitas tinggi dapat diproses dari larutan pada suhu rendah, membuatnya kompatibel dengan teknik manufaktur sederhana yang ada untuk pencetakan area luas. Potensi komersial sedang direalisasikan melalui perusahaan spin-out Oxford Photovoltaics Ltd, yang berarti bahwa teknologi tersebut dapat segera tersedia di pasar.
Struktur Perovskite dapat dengan mudah ‘diubah’ untuk membuat bahan yang dapat menyerap frekuensi cahaya tampak apa pun. Ini adalah manfaat utama silikon hanya dapat menyerap cahaya dalam rentang panjang gelombang tertentu, yang membatasi efisiensinya. Memanfaatkan “kemampuan menyetel” ini, grup Snaith baru-baru ini mendemonstrasikan bagaimana perovskit dapat digabungkan dengan Si dalam sel surya “tandem”, membuka jalan untuk menghasilkan sel surya dengan efisiensi yang jauh lebih besar dari 25%.
Pentingnya pekerjaan ini tidak luput dari perhatian. Majalah Nature menyatakan Henry Snaith sebagai salah satu dari sepuluh orang terpenting tahun 2013 di seluruh dunia dalam semua sains, dan pada tahun 2015 ia berada di urutan kedua dalam daftar pemikir ilmiah paling berpengaruh dari Thomson Reuters. Pekerjaan kelompok tersebut kemungkinan akan memiliki konsekuensi yang luas untuk penggunaan PV sebagai sumber energi masa depan yang terbarukan dengan biaya rendah.
Dari sepeda listrik dan skuter hingga mobil hibrida dan listrik, transportasi sedang mengalami perombakan besar-besaran. Seiring dengan meningkatnya permintaan akan opsi yang lebih efisien, industri otomotif terus mencari cara baru untuk mengembangkan penawaran hemat energi mereka.
Meskipun tenaga surya umumnya dikaitkan dengan penghematan energi pada rumah dan bangunan, integrasi sel surya ke dalam kendaraan menjadi pilihan yang layak sebagai teknologi tandem berkembang. Teknologi tandem akan memungkinkan tenaga surya untuk diintegrasikan ke atap atau bagian lain dari kendaraan untuk menghemat daya baterai utama yang digunakan oleh elektronik mobil atau AC.
Sebagai manfaat tambahan, atap surya yang sangat efisien akan memperluas jangkauan listrik kendaraan secara substansial. Hambatan utama sejauh ini dalam mengintegrasikan solar ke dalam mobil adalah terbatasnya luas permukaan yang tersedia pada mobil untuk menampung panel surya. Untuk mengatasi masalah ini, efisiensi panel surya harus dimaksimalkan—masalah yang ditangani oleh teknologi tandem.
Sel tandem adalah sel surya yang dibuat dengan menumpuk dua sel atau lebih di atas satu sama lain untuk mencapai efisiensi konversi daya (PCE) yang lebih tinggi daripada yang mungkin dilakukan dengan menggunakan teknologi terpisah. Karena sel surya dengan peredam foto celah pita lebar menghasilkan tegangan yang lebih tinggi, kerugian termalisasi berkurang secara signifikan dalam sel surya tandem, dibandingkan dengan sel surya sambungan tunggal yang menyerap jumlah foton yang sama. Ini menghasilkan PCE yang lebih tinggi untuk sel surya tandem.
Sel surya tandem dapat menggantikan sel surya silikon
Australian National University (ANU) telah mengumumkan rekor baru untuk konversi sinar matahari menjadi energi, menggerakkan dunia lebih dekat ke masa depan teknologi surya. Tim ANU bekerja mengembangkan ‘sel surya tandem’, yang melibatkan penumpukan sel surya perovskit di atas sel silikon – atau menggandakannya untuk memeras lebih banyak energi dari sinar matahari.
Sel surya perovskit adalah jenis sel surya baru, yang menggunakan bahan organik dan anorganik dalam struktur yang dibuat khusus untuk meningkatkan penyerapan cahaya. Sel-sel ini dapat bereaksi terhadap berbagai panjang gelombang cahaya yang berbeda untuk memanfaatkan energi matahari dengan lebih baik. Sebaliknya, sel surya silikon hanya terbuat dari bahan anorganik dan hanya dapat menyerap cahaya merah.
Para peneliti telah menetapkan rekor efisiensi baru sebesar 27,7% untuk sel tandem silikon perovskit yang ditumpuk secara mekanis yang berarti 27,7% sinar matahari diubah menjadi energi. Profesor Kylie Catchpole mengatakan ini hanya perlu sedikit ditingkatkan menjadi sekitar 30% sebelum teknologinya dapat diluncurkan di seluruh dunia.
Catchpole mengatakan : Sebagai perbandingan, panel surya biasa yang dipasang di atap saat ini memiliki efisiensi sekitar 20%. Sel surya silikon saat ini mendominasi pasar, namun efisiensi sel surya silikon akan mencapai batas dalam lima hingga 10 tahun ke depan. Hasil ini menunjukkan potensi sel surya tandem. Mereka dapat memanfaatkan bagian tertentu dari spektrum matahari dengan lebih baik misalnya, foton biru energi tinggi.
Ini akan menghasilkan sel surya dan sumber energi surya yang lebih efisien dan hemat biaya. Profesor Catchpole mengatakan efisiensi yang lebih tinggi berarti setiap bagian dari panel surya menghasilkan lebih banyak daya. Cakupan panel surya adalah kontributor utama biaya. Jadi, jika berhasil dikomersialkan, teknologi ini dapat menghasilkan pengurangan yang signifikan dalam biaya listrik tenaga surya, serta tagihan energi yang lebih rendah.
Tim sekarang bekerja untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi, serta untuk lebih meningkatkan stabilitas sel surya baru. Peta Jalan Teknologi Internasional untuk Fotovoltaik memprediksi sel surya tandem akan muncul dalam produksi massal pada tahun 2023, jadi kami sangat dekat, kata pemimpin peneliti Dr The Duong. Hasil efisiensi baru ini akan membantu meningkatkan daya saing komersial teknologi ini. Sangat menarik untuk berpikir bahwa teknologi baru yang berpotensi memberi manfaat bagi seluruh planet sedang dikembangkan di Canberra. Pekerjaan ini telah didukung secara finansial oleh ARENA melalui Australian Centre for Advanced Photovoltaics.