Peningkatan efisiensi sel surya yang telah dihasilkan oleh para Engineer di UNSW Australia

Para insinyur dari Australia telah mencapai batas teoritikal untuk konversi sumber daya matahari menjadi listrik yang dihasilkan oleh sel surya dengan alat yang mampu menciptakan catatan rekor terbaru untuk efisiensi terbaik dari sel surya.

 

Rekor yang telah diraih oleh Dr Mark Keevers dan Professor Martin Green, yang merupakan  direktur dan anggota peneliti senior dari Pusat Penelitian Lanjut Sel Surya UNSW Australia, menggunakan 28 cm2 four-junction mini-module yang tertanam langsung dalam sebuah prisma, yang dapat memberikan energi maksimum yang berasal dari sinar matahari. Hal tersebut dapat dilakukan dengan cara pemisahan cahaya yang datang ke dalam empat pita valensi, menggunakan penerima hybrid four-junction untuk menyerap lebih banyak energi listrik dari setiap cahaya yang berasal dari sinar matahari.

 

Hasil terbaru dari UNSW, yang telah dikonfirmasi oleh Laboratorium Energi Terbarukan Nasional Amerika Serikat, didapatkan bahwa hasil tersebut hampir 44% lebih baik daripada hasil yang telah tercatat sebelumnya oleh Alta Devices dari Amerika Serikat, yang mana mencapai efisiensi hingga 24%, namun dengan menggunakan luas permukaan sebesar 800-cm2.

 

“Hasil yang sesuai harapan ini menunjukkan bahwa masih terdapat penelitian lanjutan yang dapat dilakukan untuk sel surya untuk membuat sel surya lebih efisien,” kata Keevers. “Menyerap lebih banyak energi dari setiap cahaya dari sinar matahari merupakan suatu hal yang kritis untuk mengurangi harga listrik yang dihasilkan oleh sel surya yang mana hal tersebut bertujuan memberikan investasi yang rendah, namun dengan pengembalian modal yang lebih cepat”.

 

Hasil tersebut telah diperoleh oleh tim yang sama di UNSW pada rekor dunia di tahun 2014, mendapatkan konversi listrik dengan efisiensi rerata lebih dari 40% dengan menggunakan cermin terkonsentrasi yang biasa dikenal dengan nama CPV (Concentrator Photovoltaics). CPV juga memiliki kesamaan dengan sel surya yakni untuk memisahkan berbagai macam panjang gelombang.

 

“Hal yang sulit dipercaya adalah bahwa pada tingkat efisiensi yang telah didapat saat ini tidaklah terekspektasi untuk sekian lamanya waktu” ucap Green, seorang pionir yang memimpin di lapangan selama 40 tahun di UNSW. “Studi yang telah dilakukan oleh Germany’s Agora Energiewende memberikan target yang sangat aggressif dengan capaian efisiensi sebesar 35% pada tahun 2050 untuk module surya dengan menggunakan cahaya matahari tak terkonsentrasi, seperti standar yang telah dimiliki pada atap rumah-rumah.

 

“Banyak hal bergerak secara cepat pada efisiensi sel surya dari yang telah diekspektasi oleh para pakar, dan hal tersebut merupakan berita baik bagi energi surya”, beliau menambahkan. “ Namun kita harus tetap menjaga langkah dalam penelitian sel surya di Australia untuk meyakinkan bahwa kita tidak hanya memberikan hasil yang sangat hebat, namun melanjutkannya demi memberikan keuntungan bagi negara yang telah memberi bantuan dana”.

 

Peneliti Australia dengan sel surya nya, telah memberikan keuntungan lebih dari $8 milyar dollar terhadap negara, sebut Green. Keuntungan dalam efisiensi sendiri, memungkinkan sel PERC(The Passivated Emitter and Rear Cell) UNSW menghemat anggaran listrik domestik sebanyak $750 juta pada dekade berikutnya. Sel PERC ditemukan di UNSW dan sekarang menjadi standar komersil secara global.

 

Sel triple-junction menargetkan pita diskrit dari datanganya sinar matahari, menggunakan kombinasi dari tiga lapisan : indium-gallium-phosphide; indium-gallium-arsenide; dan germanium. Saat sinar matahari menembus setiap lapisan, energi yang terbangkitkan dari setiap junction berada pada daerah panjang gelombang yang paling efisien, disaat bagian yang tak tergunakan dari cahaya melewati lapisan selanjutnya dan seterusnya.

Gambar 2. Diagram dari pemisahan spectrum, four-junction mini-module yang dikembangkan di UNSW

Beberapa dari pita infrared dari cahaya matahari, tidak digunakan oleh sel triple-junction­, yang mana akan tersaring dan terlempar kedalam sel silikon, yang selanjutnya mengekstrak seluruh energi dari setiap sinar dari cahaya matahari yang bertubrukan dengan mini-module.

 

Hasil 34,5% dari 28 cm2 mini-module telah menempuh rekor dunia, namun disaat diperbesar lebih besar dari 800cm2 yang dengan demikian melebihi Alta Devices sebesar 24%. “Hal tersebut akan memberikan rentang rugi-rugi dari interkoneksi disaat melakukan pembesaran, namun kita telah jauh melewati dari setiap hal yang memungkinkan”, kata Keevers. Batas teoritikal dari four-junction dapat mencapai 53%, dimana UNSW telah mencapai dua pertiganya.

 

Multi-junction sel surya dari jenis ini tidak dapat segera diterapkan seperti yang ada pada atap-atap rumah dan perkantoran, namun membutuhkan usaha lebih bagi manufaktur dan juga harga yang lebih besar dari harga standar sel surya crystalline silicon dengan single-junction. Namun tim UNSW bekerja pada teknik terbaru untuk mengurangi kompleksitas dalam manufaktur dan membuat sel multi-junction lebih murah.

 

Bagaimanapun juga, pendekatan spectrum-splitting (pemisahan spectrum) sangat sempurna diterapkan pada Menara surya, yang saat ini telah dikembangkan oleh Australia’s RayGen Resources, yang menggunakan sinar matahari terkonsentrasi dan kemudia mengubahnya secara langsung menjadi energi listrik.

 

Penelitian telah didukung dengan hibah dana sebesar $1,4 juta dari Australian Renewable Energy Agency (ARENA), dimana CEO Ivor Frischknecht mengatakan pencapaian demonstrasi yang telah dilakukan merupakan hal penting dari dukungan terhadap teknologi energi terbarukan.

 

“Australia telah memberikan hal terbaik yang dapat dilakukan dalam Penelitian dan Pengembangan energi surya dan telah diketahui sebagai yang paling terkemuka di dunia dalam inovasi energi surya”, kata Frischknecht. “Bantuan dana awal ini akan bertambah apabila Australia memungkinkan untuk memberikan  keuntungan balik dari energi surya pada pangsa pasar rumahan dan ekspor.

 

“Dengan dukungan yang baik, tim R&D terkemuka dunia dari Australia secara baik dapat mengubah efisiensi sel surya untuk rumah tangga yang selanjutnya dipergunakan sebagai atap rumah dan perluasan skala project sel surya seperti yang telah dilakukan oleh ARENA menjadi skala yang lebih besar yang saat ini bernilai $100 juta”, dia menambahkan. “Seiring berjalannya waktu, inovasi teknologi ini juga diharapkan memberikan sedikitnya luas daerah yang dipergunakan pada atap rumahan dan taman kita untuk sel surya.

 

Rekan peneliti lainnya yang bekerja sama dengan UNSW adalah Trina Solar, pabrik PV Module dan U.S National Renewable Energy Laboratory.

Ditulis oleh :  Wilson Da Silva (17 Mei 2016)

Diterjemahkan oleh : Arif MM

Sumber : http://newsroom.unsw.edu.au/news/science-tech/milestone-solar-cell-efficiency-unsw-engineers