Sel Fotovoltaik Mikrometrik sebagai ‘Terobosan Teknologi’ untuk Miniaturisasi Perangkat

Dalam era di mana solusi energi berkelanjutan semakin penting, evolusi teknologi fotovoltaik (surya) berada di garis depan inovasi. Contoh terbaru datang dari Universitas Ottawa (U of O), di mana tim ilmuwan berhasil “mencapai prestasi dunia pertama dengan memproduksi sel fotovoltaik mikrometrik berkontak belakang.” Hal ini digambarkan sebagai “langkah penting” dalam memfasilitasi miniaturisasi elektronik yang berkelanjutan.

• Mathieu de Lafontaine, peneliti postdoctoral di U of O dan profesor fisika paruh waktu
• Karin Hinzer, wakil dekan, penelitian, dan Ketua Penelitian Universitas dalam Perangkat Fotonik untuk Energi di Fakultas Teknik

Meskipun U of O menjadi pusat terobosan ini, tim juga didukung oleh Université de Sherbrooke di Quebec dan Laboratoire des Technologies de la Microélectronique di Grenoble, Prancis.

Apa Itu Sel Fotovoltaik?

Sel fotovoltaik, yang biasanya dikenal sebagai sel surya, adalah perangkat yang mengubah sinar matahari secara langsung menjadi listrik. Mereka beroperasi berdasarkan prinsip efek fotovoltaik, di mana energi cahaya (foton) yang menabrak bahan semikonduktor seperti silikon menghasilkan arus listrik. Proses ini terjadi ketika foton melepaskan elektron dari orbit atomnya, menciptakan aliran muatan listrik.

Sel-sel ini merupakan blok bangunan dasar panel surya dan sangat penting dalam memanfaatkan energi surya, sumber daya listrik yang terbarukan dan bersih. Kemajuan terbaru oleh U of O dalam mengembangkan sel fotovoltaik mikrometrik menandai lompatan signifikan dalam teknologi ini, menawarkan solusi yang lebih efisien dan kompak.

Apa itu ‘Sel Fotovoltaik Mikrometrik Berkontak Belakang’?

Seperti yang disebutkan, sel fotovoltaik mikrometrik berkontak belakang merupakan kemajuan revolusioner dalam teknologi surya. Tidak seperti sel surya tradisional, di mana kontak listrik terletak pada permukaan depan dan belakang, sel berkontak belakang menempatkan semua kontak listriknya di sisi belakang.

Desain unik ini secara signifikan mengurangi efek bayangan yang disebabkan oleh elektroda pada permukaan sel, sehingga meningkatkan kemampuan sel dalam menangkap sinar matahari.

Apa Itu Efek ‘Bayangan’?

Efek ‘bayangan’ pada sel surya mengacu pada hambatan sinar matahari yang disebabkan oleh keberadaan kontak listrik pada permukaan sel. Sel fotovoltaik tradisional memiliki kontak logam (biasanya terbuat dari perak atau aluminium) pada permukaan atas yang mengumpulkan dan mengalirkan arus listrik yang dihasilkan oleh sel.

Namun, kontak ini dapat menghalangi sebagian sinar matahari yang masuk, mencegahnya mencapai bahan fotovoltaik di bawahnya. Penyumbatan ini mengurangi jumlah cahaya yang tersedia untuk dikonversi menjadi listrik, sehingga menurunkan efisiensi keseluruhan sel surya.

Mengurangi efek bayangan ini penting untuk beberapa alasan:

1. Peningkatan Efisiensi: Dengan meminimalkan area yang tertutup oleh kontak, lebih banyak permukaan sel dapat berpartisipasi aktif dalam penyerapan cahaya dan konversi menjadi listrik. Hal ini meningkatkan efisiensi keseluruhan sel, memungkinkan menghasilkan lebih banyak daya dari jumlah sinar matahari yang sama.
2. Efisiensi Biaya: Efisiensi yang lebih tinggi berarti jumlah energi yang sama dapat diproduksi dari lebih sedikit sel. Akibatnya, biaya keseluruhan sistem tenaga surya dapat dikurangi, menjadikan energi surya lebih kompetitif dibandingkan bentuk energi lain, sehingga meningkatkan aksesibilitasnya bagi lebih banyak pengguna.
3. Keanekaragaman dan Fleksibilitas Desain: Mengurangi bayangan memungkinkan desain sel surya yang lebih inovatif dan fleksibel. Hal ini dapat menghasilkan sel yang tidak hanya lebih efisien tetapi juga lebih tipis dan ringan, yang sangat bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan pertimbangan ruang dan berat, seperti di bidang dirgantara, perangkat portabel, dan solusi bangunan terintegrasi.

Pengurangan efek bayangan merupakan kunci untuk memajukan teknologi surya – yang kini diatasi dengan sel fotovoltaik mikrometrik berkontak belakang ini. Sebagai hasilnya, kita dapat segera mengharapkan sel surya yang lebih efisien, hemat biaya, dan serbaguna yang pada akhirnya akan berkontribusi pada adopsi luas energi surya sebagai sumber tenaga berkelanjutan.

Mengapa Miniaturisasi Penting?

Selain mengurangi efek bayangan pada sel fotovoltaik tradisional, berkontak belakang memungkinkan miniaturisasi yang jauh lebih baik. Hal ini penting dalam bidang elektronik dan teknologi energi terbarukan karena memungkinkan penggunaan ruang dan sumber daya yang lebih efisien sekaligus meningkatkan kinerja.

Aspek miniaturisasi atau ‘mikrometrik’ pada sel-sel ini membuatnya memiliki ketebalan sekitar dua kali lipat rambut manusia. Akibatnya, sel fotovoltaik yang lebih kecil dan lebih efisien yang dikembangkan oleh U of O dapat secara signifikan mengurangi biaya produksi (dikatakan hingga tiga kali lipat penurunan).

“Terobosan teknologi ini menjanjikan manfaat signifikan bagi masyarakat. Sel surya yang lebih murah dan lebih kuat akan membantu mempercepat pergeseran energi. “

“Baterai nuklir ringan akan memfasilitasi penjelajahan luar angkasa, dan miniaturisasi perangkat akan berkontribusi pada pertumbuhan internet of things serta menghasilkan komputer dan smartphone yang lebih kuat” – Mathieu de Lafontaine

Menariknya, miniaturisasi ini bukan hanya tentang membuat perangkat lebih kecil; melainkan membuatnya lebih pintar dan lebih adaptif terhadap berbagai lingkungan. Dalam konteks dunia yang semakin terhubung, di mana Internet of Things (IoT) dan teknologi pintar menjadi umum, sel fotovoltaik yang diminaturisasi dapat memberi daya pada beragam perangkat tanpa batasan sumber daya tradisional.

Dengan demikian, kemajuan ini dapat memfasilitasi pendekatan yang lebih hijau dan berkelanjutan dalam pembangkitan dan konsumsi energi, secara langsung berkontribusi pada pergeseran menuju ekonomi netral karbon.

Di Mana Mereka Digunakan?

Sel fotovoltaik memiliki berbagai aplikasi yang terus berkembang seiring kemajuan seperti produksi berkontak belakang. Fleksibilitas dan daya tarik ini sebagian besar disebabkan oleh kemampuan mereka menghasilkan listrik secara bersih dan terbarukan.

Selain pembangkit listrik konvensional, sel-sel ini menjadi bagian integral dalam sistem tenaga jarak jauh dan portabel, seperti yang digunakan dalam penjelajahan luar angkasa, di mana mereka memberi daya pada satelit dan pesawat luar angkasa.

Dengan miniaturisasi sel-sel ini, aplikasinya meluas ke perangkat elektronik yang lebih padat, berpotensi mengubah industri seperti telekomunikasi dan Internet of Things (IoT). Seperti yang disebutkan sebelumnya, miniaturisasi dapat menghasilkan solusi tenaga surya yang lebih efisien, kompak, dan serbaguna, memperluas cakupan penerapan teknologi fotovoltaik.

Pemain Industri

Sejauh ini, terdapat beberapa perusahaan penting yang memfasilitasi pertumbuhan dalam sektor energi berkelanjutan dengan fokus pada aplikasi surya. Berikut beberapa di antaranya, beserta beberapa tambahan penting.

1.  NextEra Energy Resources

NEE Grafik Harga

NextEra Energy (NEE ) Resources, anak perusahaan NextEra Energy, membuat kemajuan signifikan di sektor energi surya. Pada kuartal pertama 2023, perusahaan menambahkan sekitar 2.020 MW aset terbarukan dan penyimpanan ke dalam backlog-nya, yang mencakup sekitar 1,3 GW energi surya, serta aset penyimpanan dan angin. Penambahan ini meningkatkan backlog proyeknya menjadi lebih dari 20,4 GW, menunjukkan komitmen kuat untuk memperluas portofolio energi terbarukannya.

Sebuah proyek penting adalah proyek surya Sebree Solar 400-MW di Henderson County, Kentucky, yang dikembangkan oleh Sebree Solar, anak perusahaan NextEra Energy Resources.

Selain itu, NextEra Energy Resources juga terlibat dalam proyek surya 200-MW lainnya melalui Green River Solar, anak perusahaan lainnya. Inisiatif ini mencerminkan komitmen NextEra Energy Resources untuk memajukan energi surya sebagai pemain utama di pasar energi terbarukan.

2.  First Solar

FSLR Grafik Harga

First Solar (FSLR ), perusahaan terkemuka berbasis di AS yang mengkhususkan diri dalam modul surya film tipis kadmium telluride, telah menunjukkan kemajuan signifikan dalam inisiatif surya pada tahun 2023. Dengan pendapatan $801 juta dan mengirimkan 2,7 GW pesanan modul surya dalam satu kuartal, perusahaan menunjukkan pertumbuhan kuat dan penekanan pada teknologi surya. Untuk memenuhi permintaan yang meningkat, First Solar memperluas kapasitas produksi baik di AS maupun secara internasional, menargetkan kapasitas global 25 GW pada tahun 2026.

Secara khusus, First Solar telah mempelopori produksi modul film tipis bifasial, pertama di industri. Teknologi inovatif ini memungkinkan peningkatan energi bifasial dan hasil energi yang lebih tinggi, menandai kemajuan signifikan dalam efisiensi modul surya.

3.  SolarEdge Technologies

SEDG Grafik Harga

SolarEdge Technologies (SEDG ) secara luas dianggap sebagai pemimpin dalam teknologi energi cerdas. Perusahaan ini membuat kemajuan signifikan di sektor energi surya pada tahun 2023, mencatat pendapatan rekor $943,9 juta, dengan $908,5 juta berasal khusus dari segmen surya. Pencapaian ini menunjukkan kehadiran kuat SolarEdge di industri surya. Pada kuartal pertama 2023 saja, SolarEdge mengirimkan 3,6 Gigawatt (AC) inverter dan 221 MWh baterai, menegaskan kontribusinya yang substansial terhadap pasar energi surya.

Catatan Penting

Pikiran Akhir

Kemajuan dalam teknologi sel fotovoltaik, khususnya melalui pengembangan sel mikrometrik berkontak belakang, mewakili lompatan kuantum potensial dalam energi surya. Inovasi ini tidak hanya meningkatkan efisiensi dan mengurangi biaya tenaga surya, tetapi juga membuka horizon baru untuk penerapannya di berbagai sektor. Pengurangan efek bayangan dan fokus pada miniaturisasi menjadi kunci dalam mendorong energi surya ke garis depan sumber energi terbarukan.

Seiring kita mengadopsi langkah-langkah teknologi ini, kita semakin mendekati masa depan di mana energi berkelanjutan dan bersih yang meluas bukan hanya sebuah kemungkinan, melainkan kenyataan.