Teknologi Baru Sel Surya Tandem Pecahkan Rekor Dunia dalam Efisiensi Energi

Sebastián Bonilla, University of Oxford

Panel surya yang dipasang di atap rumah dan lahan pembangkit energi skala besar telah menjadi pemandangan biasa di berbagai belahan dunia. Tenaga surya kini menjadi pemain utama sumber listrik di berbagai negara.

Lonjakan penggunaan energi surya ini dipicu oleh dua hal utama. Pertama, para ilmuwan dan insinyur semakin terampil memproduksi panel surya secara massal dengan efisiensi produksi yang tinggi, sehingga biaya bisa ditekan. Kedua, dan yang paling penting, efisiensi konversi daya panel surya terus meningkat. Artinya, semakin banyak sinar matahari yang dapat diubah menjadi listrik.

Semakin tinggi efisiensi panel surya, semakin rendah pula biaya listriknya. Hal ini tentu membuat kita bertanya: Seberapa jauh efisiensi energi surya bisa berkembang? Dan, apakah ini akan mengurangi tagihan listrik kita?

Panel surya yang tersedia secara komersial saat ini mengubah sekitar 20-22% sinar matahari menjadi tenaga listrik. Namun, penelitian baru yang dipublikasikan di Nature menunjukkan bahwa panel surya masa depan dapat mencapai efisiensi hingga 34% 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?

Panel surya konvensional hanya menggunakan satu jenis bahan untuk menyerap sinar matahari, yaitu silikon-bahan yang juga dipakai untuk membuat chip mikro. Meski andal, efisiensinya terbatas hanya sekitar 29%.

Untuk melampaui batas ini, para ilmuwan mengembangkan "sel surya tandem," yang menggabungkan dua jenis bahan yang disusun berlapis untuk menangkap lebih banyak energi dari sinar matahari.

Dalam penelitian terbaru, tim peneliti dari perusahaan energi LONGi melaporkan bahwa mereka telah menciptakan sel surya tandem berbahan silikon dan perovskit. Berkat pelapisan dua bahan ini, energi dari sinar matahari bisa diserap jauh lebih baik, sehingga tandem perovskit-silikon yang baru ini memecahkan rekor dunia dalam efisiensi konversi sebesar 33,89%.

Material perovskite, yang ditemukan kurang dari dua dekade lalu, kini muncul sebagai pasangan ideal untuk teknologi silikon. Rahasianya terletak pada kemampuannya menyesuaikan penyerapan cahaya.
Bahan perovskit mampu menyerap cahaya biru berenergi tinggi lebih efisien dibandingkan silikon.

Dengan cara ini, kerugian energi dapat dihindari, dan efisiensi total tandem meningkat. Bahan lain, yang disebut semikonduktor III-V, juga telah digunakan dalam sel tandem dan mencapai efisiensi yang lebih tinggi. Tapi masalahnya, bahan ini sulit diproduksi dan mahal, sehingga hanya dapat dibuat dalam bentuk perangkat kecil yang menggunakan cahaya terfokus.

Para ilmuwan telah mengerahkan upaya besar dalam mengembangkan sel surya perovskit ini. Mereka telah mempertahankan laju pengembangan yang fenomenal dengan efisiensi (untuk satu sel di laboratorium) meningkat dari 14% menjadi 26% hanya dalam 10 tahun.

Kemajuan ini memungkinkan integrasi mereka ke dalam sel surya tandem dengan efisiensi sangat tinggi, membuka jalan untuk meningkatkan teknologi fotovoltaik hingga mencapai triliunan Watt yang dibutuhkan dunia untuk mengurangi produksi energi kita.

Biaya listrik tenaga surya