Meningkatkan Kelayakan Dunia Nyata Sel Surya Perovskite dengan Amidimium

Membuat Teknologi Surya Terbaik Lebih Tahan Lama

Sebagian besar panel surya didasarkan pada dua teknologi: polisilikon, yang merupakan mayoritasnya, dan film tipis kadmium telluride. Namun, ada cara ketiga untuk membuat sistem fotovoltaik, yang menggunakan mineral yang disebut perovskit.

Ini terbuat dari kalsium titanium oksida, dan teknologi ini telah membuat kemajuan besar dalam beberapa tahun terakhir. Dari prototipe laboratorium dengan efisiensi konversi cahaya-ke-daya hanya 3,8% pada 2009, mereka mencapaimencapai 33,9% pada 2024 untuk desain oleh LONGi Green Energy Technology.

Namun, panel surya perovskit memiliki masalah utama: daya tahan. Sebagian besar sel surya perovskit hanya bertahan beberapa tahun. Hal ini membuatnya tidak dapat digunakan dalam setting komersial apa pun, karena menghilangkan profitabilitas sistem ini, meskipun dengan efisiensi yang lebih tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah.

Jadi, selama mereka tidak dapat dibandingkan dengan daya tahan 2-3 dekade polisilikon, perovskit akan terpaksa terbatas pada aplikasi niche dan prototipe laboratorium, melewatkan sebagian besar “era surya baru” yang sudah hadir.

Inilah mengapa pengumuman cara meningkatkan stabilitas perovskit tiga kali lipat merupakan hal besar. Penelitian ini dilakukan oleh peneliti di Northwestern University (AS), Griffith University (Australia), dan University of Toronto (Kanada), yang mempublikasikan temuan mereka dalam jurnal bergengsi Science dengan judul “Amidinasi ligan untuk pasivasi kimia dan efek medan menstabilkan sel surya perovskit¹”.

Keuntungan Perovskite

Keuntungan utama perovskit adalah biayanya yang rendah dan kemungkinan “mencetak” sel surya. Faktor utama biaya lebih rendah adalah dapat diproduksi pada suhu ruang, dibandingkan dengan silikon yang memerlukan suhu ratusan derajat.

Sel perovskit juga fleksibel, membuka aplikasi baru seperti atap mobil dan drone. Ia juga menyerap bagian yang lebih besar dari cahaya Matahari, menyebabkan efisiensi teoretis yang lebih tinggi, hingga 40%.

Titanium juga merupakan logam yang relatif melimpah, sehingga menjadi alternatif yang lebih baik dibandingkan silikon daripada kadmium telluride. Namun, potensi kebocoran logam berat, terutama timbal, menjadi kekhawatiran yang juga harus diatasi.

Sumber: Research Gate

Perlu juga dicatat bahwa sel tandem silikon-perovskit, seperti yang dikembangkan oleh LONGi, merupakan opsi selain sistem perovskit saja.

Melindungi Perovskite dari Degradasi

Biasanya, sel surya perovskit menggunakan lapisan pelapisan berbasis amonium untuk meningkatkan efisiensi. Meskipun efektif, lapisan berbasis amonium terdegradasi di bawah stres lingkungan, termasuk panas dan kelembaban. Hal ini karena molekul amonium cenderung terurai di bawah panas intens dan air.

Sumber: Frontiers

Tentunya ini jauh dari ideal untuk penggunaan panel surya dalam kehidupan nyata, yang harus menghadapi hujan dan hari panas musim panas.

Di sinilah peneliti studi ini menemukan solusi, dengan menggunakan jenis senyawa berbasis nitrogen lain: amidinium. Amidinium adalah ion yang terbentuk dari amidin.

Sumber: Wikipedia

Ini merupakan penyimpangan dari penelitian sebelumnya tentang perovskit, yang berfokus pada peningkatan stabilitas perovskit itu sendiri. Sebaliknya, ini berupaya meningkatkan lapisan pelindung.

Peningkatan Radikal

Tidak hanya pendekatan baru ini meningkatkan ketahanan lapisan pelindung di atas sel perovskit, tetapi juga meningkatkan daya tahan keseluruhan panel surya.

“Lapisan baru 10 kali lebih tahan terhadap dekomposisi dibandingkan lapisan berbasis amonium konvensional. Lebih baik lagi: sel yang dilapisi amidinium juga melipatgandakan tiga kali umur T₉₀ sel — waktu yang dibutuhkan agar efisiensi sel turun 90% dari nilai awalnya ketika terpapar kondisi keras.”

Bin Chen –  Research associate professor of chemistry at Northwestern

Membangun di Atas Inovasi Sebelumnya

Ini jauh bukan terobosan pertama tim riset ini.

Tim co-author lainnya, Ted Sargent, mengembangkan pada 2022 sel surya perovskit yang memecahkan rekor efisiensi energi dan tegangan.

Pada 2023, timnya memperkenalkan sel surya perovskit dengan struktur terbalik, yang juga meningkatkan efisiensi energi. Mereka juga menambahkan kristal cair untuk meminimalkan cacat pada film perovskit, menghasilkan kinerja perangkat yang lebih baik.

Perlu juga dicatat bahwa studi ini tidak hanya dilakukan oleh akademisi, tetapi didukung oleh perusahaan swasta First Solar (FSLR ), serta institusi publik seperti Departemen Perdagangan, National Institute of Standards and Technology, dan Departemen Energi AS.

Berinvestasi dalam Energi Surya

Produksi energi surya terus tumbuh dengan laju dua digit dan akan menjadi penggerak utama untuk mendekarbonisasi ekonomi. Namun masih memiliki jalan yang sangat panjang, dengan mayoritas besar produksi listrik global kita, bahkan lebih banyak total energi, masih berasal dari bahan bakar fosil.

Selama bertahun‑tahun, sektor ini telah berkembang untuk memberi penghargaan kepada perusahaan terbesar, dengan ekonomi skala sebagai faktor kunci dalam menghasilkan keuntungan di lingkungan yang sangat kompetitif. Tentu saja teknologi baru menjadi potensi pengganggu produsen panel polisilikon yang mapan.

Anda dapat berinvestasi pada perusahaan surya melalui banyak broker, dan Anda dapat menemukan di sini, pada securities.io, rekomendasi kami untuk broker terbaik di AS, Kanada, Australia, Inggris, serta banyak negara lainnya.

Jika Anda tidak tertarik memilih perusahaan surya tertentu, Anda juga dapat melihat ETF seperti Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), atau Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) yang akan memberikan eksposur yang lebih terdiversifikasi untuk memanfaatkan industri surya dan energi bersih.

Anda juga dapat membaca artikel kami tentang “10 Saham Energi Surya Terbaik untuk Diinvestasikan”.

Perusahaan Surya

First Solar, Inc.

First Solar adalah produsen panel surya terbesar di AS dan di seluruh belahan barat, dengan situs manufaktur di AS, Malaysia, dan Vietnam.

Perusahaan ini tidak menggunakan teknologi silikon kristalin klasik dan sebaliknya menggunakan fotovoltaik film tipis miliknya. Berdasarkan kadmium-telluride, mereka lebih efisien, diproduksi dengan biaya lebih rendah, dan dapat diproduksi massal dengan mudah. Panel surya film tipis juga lebih tahan lama, mempertahankan 89% kinerja asli setelah 30 tahun.

Sumber: First Solar

Kadmium dan telluride adalah produk sampingan penambangan logam lain, yang berarti produk First Solar memiliki dampak minimal, menggunakan sumber daya yang sebelumnya kurang dimanfaatkan. Panel film tipis juga dapat memiliki tingkat daur ulang yang tinggi.

Keunggulan teknologi First Solar, dikombinasikan dengan lokasinya, menjadikannya calon utama yang diuntungkan dari dorongan meningkat negara‑negara Barat untuk memperoleh panel mereka dari luar China.

Perusahaan ini meningkatkan kapasitas produksi dengan cepat, menargetkan kapasitas terpasang sebesar 25 GW pada 2026, naik dari 11 GW saat ini.

Mengingat keterlibatannya dalam penelitian yang dibahas di sini, perusahaan ini jelas tertarik pada perovskit, setidaknya begitu panel tersebut cukup tahan lama. Ia secara khusus mencatat dalam presentasi investor bahwa perovskit harus memiliki “jalur pengembangan yang siap menghasilkan contoh teknologi yang mensimulasikan kondisi produksi pada Q4 2024”.

First Solar telah menghabiskan total $2 Miliar dalam R&D sejak berdiri.

Secara keseluruhan, First Solar adalah pemimpin teknologi yang akan diuntungkan dari tarif impor China, sesuatu yang kemungkinan akan mengimbangi efek negatif pada industri surya akibat terpilihnya kembali Trump.

Meskipun sejauh ini lebih fokus pada surya film tipis menggunakan kadmium telluride, keahliannya dalam manufaktur panel surya non‑silikon dapat memberikannya keunggulan awal yang signifikan dengan perovskit, terutama mengingat hubungan eratnya dengan beberapa peneliti terkemuka di bidang ini.

Referensi Studi:

^{1. Yang, Y., et al. (2024). Amidinasi ligan untuk pasivasi kimia dan efek medan menstabilkan sel surya perovskit. Science, 386(898–902). https://doi.org/10.1126/science.adr2091}