Oleh Denie Kristiadi | Published 14-07-2021

DAFTAR ISI ARTIKEL

• Terobosan Besar
• Cara Kerja
• Suhu Adalah Kuncinya

Peneliti Australia telah menunjukkan desain panel surya baru dan teknik manufaktur memiliki potensi untuk memecahkan beberapa tantangan utama beroperasi pada suhu tinggi, menunjukkan bahwa mereka tidak hanya menghasilkan listrik yang lebih berguna tetapi juga memiliki umur operasional yang lebih lama berkat kemampuannya untuk mengalahkan panas.

CATATAN PENTING

• Teknik desain sel surya baru, para peneliti menunjukkan, memungkinkan sel surya dengan kinerja yang lebih tinggi.
• Teknologi baru ini mampu mengolah sinar matahari menjadi jumlah yang lebih besar serta memungkinkan panel surya lebih tahan lama.

Terobosan Besar

Dalam penelitian baru yang diterbitkan dalam jurnal Progress in Photovoltaics, para peneliti di UNSW Sydney telah menunjukkan bahwa desain sel surya generasi berikutnya memiliki kemampuan untuk mencapai suhu operasi yang lebih rendah, memungkinkan sel untuk mempertahankan efisiensi yang lebih tinggi dan memperlambat degradasi terkait panas.

Kunci untuk peningkatan kinerja adalah kombinasi dari dua fitur sel surya generasi berikutnya, teknik yang disebut fisi singlet dan produksi sel surya tandem.

Para peneliti telah mengeksplorasi produksi sel surya ‘tandem’, yang terdiri dari dua jenis sel surya yang berbeda berlapis di atas satu sama lain. Contoh umum adalah sel surya perovskit generasi berikutnya yang berlapis di atas sel surya silikon konvensional. Dengan menggabungkan dua jenis sel surya bersama-sama, dimungkinkan untuk mengubah lebih banyak spektrum cahaya menjadi listrik yang berguna, meningkatkan efisiensi sel surya secara keseluruhan.

Sel surya tandem telah dipromosikan sebagai cara untuk mengatasi keterbatasan teknis sel silikon konvensional, dengan menggunakan lapisan perovskit yang dapat mengubah sinar matahari menjadi listrik yang seharusnya tidak digunakan oleh sel silikon.

Pembelahan singlet juga menarik minat para peneliti sebagai cara lain untuk memeras energi yang lebih berguna dari sinar matahari.

Cara Kerja

Dalam sel surya konvensional, unit cahaya, yang dikenal sebagai foton, mentransfer energi ke elektron dan memungkinkan arus listrik dihasilkan. Dengan menggabungkan teknik fisi singlet dalam desain sel surya, foton tunggal dapat digunakan untuk mengirimkan energi ke dua elektron dalam bahan sel surya. Dengan mengirimkan energi ke elektron dua kali lebih banyak, fisi singlet juga dapat menyediakan jalur ke sel surya yang lebih efisien dengan memungkinkan lebih banyak energi matahari ditangkap.

Meskipun dipahami dengan baik oleh para peneliti bahwa masing-masing teknik ini dapat meningkatkan efisiensi konversi maksimum sel surya, tim peneliti yang berbasis di UNSW Sydney mengatakan bahwa mereka telah mampu menunjukkan manfaat tambahan dari peningkatan kinerja panas dan suhu operasi yang lebih rendah.

Seperti biasa dengan teknologi semikonduktor lainnya, sel surya dapat mengalami penurunan kinerja karena suhunya meningkat. Dalam aplikasi semikonduktor lainnya, seperti prosesor komputer, banyak upaya dilakukan untuk memastikan bahwa perangkat disimpan sedingin mungkin.

Tapi ini bisa menjadi tantangan bagi teknologi sel surya, yang tujuannya adalah untuk langsung terkena sinar matahari setiap hari. Ketika suhu meningkat, efisiensi sel surya umumnya turun, mengurangi jumlah listrik yang berguna yang dihasilkan. Paparan jangka panjang terhadap suhu tinggi juga dapat membatasi masa pakai sel surya, dengan panas menjadi kontributor utama degradasi sel surya.

Suhu Adalah Kuncinya

Para peneliti menunjukkan manfaat dari suhu operasi yang lebih rendah untuk sel surya, dengan penurunan 5 hingga 10 derajat dalam suhu operasi sel surya yang sesuai dengan peningkatan 2 hingga 4 persen dalam produksi listrik.

Demikian juga, penurunan suhu kerja dapat memperpanjang umur sel surya, dengan penggunaan desain sel tandem meningkatkan umur sel surya rata-rata 3,1 tahun dan sel fisi singlet bertahan hingga 4,5 tahun lebih lama.

Penulis utama studi tersebut, Dr Jessica Yajie Jiang, mengatakan bahwa penggunaan teknik baru yang dapat memberikan peningkatan kinerja panas akan menjadi kunci untuk penggunaan skala luas dari desain sel surya generasi berikutnya dalam penyebaran komersial.

“Nilai komersial teknologi fotovoltaik dapat ditingkatkan dengan meningkatkan efisiensi konversi energi atau umur operasional,” katanya. “Yang pertama adalah pendorong utama untuk pengembangan teknologi generasi berikutnya, sementara sedikit pemikiran telah diberikan pada potensi keuntungan umur.

“Kami menunjukkan bahwa teknologi fotovoltaik canggih ini juga menunjukkan manfaat tambahan dalam hal peningkatan umur dengan beroperasi pada suhu yang lebih rendah dan ketahanan yang lebih besar di bawah degradasi, memperkenalkan paradigma baru untuk mengevaluasi potensi teknologi energi surya baru.”

Penelitian ini dilakukan oleh School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering dan ARC Centre of Excellence in Exciton Science, yang keduanya berbasis di kampus UNSW di Sydney.