Panel Surya Baru Pemecah Rekor Ini Menghasilkan Listrik 60 Persen Lebih Banyak

PASAL INI ADALAH diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah a Lisensi Creative Commons.

Pemandangan panel surya dipasang di atap rumah dan pembangkit listrik besar telah menjadi hal biasa di banyak wilayah di dunia. Bahkan di Inggris yang kelabu dan hujan, tenaga surya menjadi pemain utama dalam pembangkitan listrik.

Lonjakan penggunaan tenaga surya ini dipicu oleh dua perkembangan utama. Pertama, para ilmuwan, insinyur, dan orang-orang di industri sedang mempelajari cara membuat panel surya dalam jumlah miliaran. Setiap langkah fabrikasi dioptimalkan dengan cermat untuk memproduksinya dengan sangat murah. Hal kedua dan paling signifikan adalah peningkatan efisiensi konversi daya panel yang tiada henti—ukuran seberapa banyak sinar matahari dapat diubah menjadi listrik.

Semakin tinggi efisiensi panel suryasemakin murah listriknya. Hal ini mungkin membuat Anda bertanya-tanya: Seberapa efisienkah energi surya yang kita harapkan? Dan apakah hal ini akan mengurangi tagihan energi kita?

Panel surya yang tersedia secara komersial saat ini mengubah sekitar 20 hingga 22 persen sinar matahari menjadi tenaga listrik. Namun, penelitian baru yang diterbitkan di Nature telah menunjukkan bahwa panel surya di masa depan dapat mencapai efisiensi hingga 34 persen dengan memanfaatkan teknologi baru yang disebut sel surya tandem. Penelitian ini menunjukkan rekor efisiensi konversi daya untuk sel surya tandem.

Apa itu Sel Surya Tandem?

Sel surya tradisional dibuat menggunakan bahan tunggal untuk menyerap sinar matahari. Saat ini, hampir semua panel surya terbuat dari silikon—bahan yang sama dengan inti mikrochip. Meskipun silikon adalah bahan yang matang dan dapat diandalkan, efisiensinya terbatas pada sekitar 29 persen.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, para ilmuwan telah beralih ke sel surya tandem, yang menumpuk dua bahan surya di atas satu sama lain untuk menangkap lebih banyak energi matahari.

Dalam makalah Nature yang baru, tim peneliti di raksasa energi LONGi telah melaporkan sel surya tandem baru yang menggabungkan bahan silikon dan perovskit. Berkat peningkatan pemanenan sinar matahari, tandem silikon perovskit baru ini telah mencapai rekor dunia efisiensi sebesar 33,89 persen.

Perovskit bahan surya, yaitu ditemukan kurang dari dua dekade yang lalutelah muncul sebagai pelengkap ideal bagi teknologi silikon yang sudah ada. Rahasianya terletak pada mereka kemampuan penyerapan cahaya. Bahan perovskit dapat menangkap cahaya biru berenergi tinggi dengan lebih efisien dibandingkan silikon.

Dengan cara ini, kehilangan energi dapat dihindari dan efisiensi tandem total meningkat. Bahan lainnya, disebut semikonduktor III-V, juga telah digunakan dalam sel tandem dan mencapai efisiensi yang lebih tinggi. Masalahnya adalah sulit diproduksi dan mahal, sehingga hanya sel surya berukuran kecil yang dapat dibuat dengan kombinasi cahaya terfokus.

Komunitas ilmiah melakukan upaya luar biasa pada sel surya perovskit. Teknologi ini mampu mempertahankan laju perkembangan yang fenomenal dengan peningkatan efisiensi (untuk satu sel di laboratorium) dari 14 persen menjadi 26 persen hanya dalam waktu 10 tahun. Kemajuan tersebut memungkinkan integrasinya ke dalam sel surya tandem dengan efisiensi sangat tinggi, yang menunjukkan jalur untuk meningkatkan teknologi fotovoltaik hingga triliunan watt yang dibutuhkan dunia untuk mendekarbonisasi produksi energi kita.

Biaya Listrik Tenaga Surya

Sel tandem baru yang memecahkan rekor ini dapat menangkap tambahan 60 persen energi matahari. Ini berarti lebih sedikit panel yang dibutuhkan untuk menghasilkan energi yang sama, mengurangi biaya pemasangan dan lahan (atau luas atap) diperlukan untuk pembangkit listrik tenaga surya.

Hal ini juga berarti bahwa operator pembangkit listrik akan menghasilkan energi surya dengan keuntungan yang lebih tinggi. Namun karena cara itu harga listrik ditetapkan di Inggriskonsumen mungkin tidak pernah menyadari adanya perbedaan pada tagihan listrik mereka. Perbedaan nyata muncul ketika Anda mempertimbangkan instalasi tenaga surya di atap di mana areanya terbatas dan ruangnya harus dimanfaatkan secara efektif.

Harga tenaga surya atap dihitung berdasarkan dua ukuran utama: pertama, total biaya pemasangan panel surya di atap Anda, dan kedua, berapa banyak listrik yang akan dihasilkan selama 25 tahun beroperasi. Meskipun biaya pemasangannya mudah didapat, penghematan dari pembangkitan listrik tenaga surya di rumah sedikit lebih besar. Anda dapat menghemat uang dengan menggunakan lebih sedikit energi dari jaringan listrik, terutama pada saat biayanya mahal, dan Anda juga dapat menjual kembali sebagian kelebihan listrik Anda ke jaringan listrik. Namun, operator jaringan listrik membayar harga yang sangat kecil untuk listrik ini, sehingga terkadang lebih menguntungkan jika menggunakan baterai dan menyimpan energi untuk digunakan pada malam hari.

Menggunakan pertimbangan rata-rata untuk rumah tangga pada umumnya di Inggris, Saya telah menghitung penghematan tunai kepada konsumen yang menggunakan panel surya atap. Jika kita dapat meningkatkan efisiensi panel dari 22 persen menjadi 34 persen tanpa meningkatkan biaya pemasangan, penghematan tagihan listrik akan meningkat dari £558ְ ($747) per tahun hingga £709 ($950) per tahun. Peningkatan penghematan tunai sebesar 27 persen akan membuat atap tenaga surya menjadi sangat menarik, bahkan di Inggris yang kelabu dan berawan.

Jadi Kapan Kita Bisa Membeli Panel Surya Baru Ini?

Seiring dengan berlanjutnya penelitian, banyak upaya dilakukan untuk meningkatkan teknologi ini dan memastikan ketahanan jangka panjangnya. Sel tandem pemecah rekor ini dibuat di laboratorium dan berukuran lebih kecil dari prangko. Menerjemahkan kinerja tinggi tersebut ke dalam luasan meter persegi masih merupakan tantangan besar.

Namun kami membuat kemajuan. Awal bulan ini, Oxford PV, produsen tenaga surya yang terdepan dalam teknologi perovskit, mengumumkan penjualan pertama panel surya tandem yang baru dikembangkan. Mereka telah berhasil mengatasi tantangan dalam mengintegrasikan dua bahan tenaga surya dan membuat panel yang tahan lama dan andal. Meskipun efisiensinya masih jauh dari 34 persen, pekerjaan mereka menunjukkan jalur yang menjanjikan untuk sel surya generasi berikutnya.

Pertimbangan lainnya adalah keberlanjutan bahan yang digunakan dalam panel surya tandem. Mengekstraksi dan memproses beberapa mineral di panel surya dapat dilakukan sangat boros energi. Selain silikon, sel surya perovskit membutuhkan unsur timbal, karbon, yodium, dan bromin sebagai komponen agar dapat bekerja dengan baik. Menghubungkan perovskit dan silikon juga membutuhkan bahan yang langka mengandung unsur yang disebut indiumjadi masih banyak penelitian yang diperlukan untuk mengatasi kesulitan ini.

Terlepas dari tantangan yang ada, komunitas ilmiah dan industri tetap berkomitmen untuk mengembangkan perangkat tenaga surya tandem yang dapat diintegrasikan ke dalam hampir semua hal—mobil, gedung, dan pesawat terbang.

Perkembangan terkini menuju sel tandem silikon perovskit dengan efisiensi tinggi menunjukkan masa depan cerah bagi tenaga surya, memastikan bahwa tenaga surya terus memainkan peran yang lebih penting dalam transisi global menuju energi terbarukan.