Sel surya tandem yang dibuat khusus mengubah 25,5% sinar matahari menjadi listrik
Ukuran penting dalam fisika matahari. Para ilmuwan di Jerman mungkin baru saja membuka generasi energi ramah lingkungan berikutnya dengan menghasilkan energi yang memecahkan rekor pada material yang lebih besar dari prangko. Sebuah tim peneliti dari Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) dan Humboldt-Universität zu Berlin telah mencetak rekor baru yang bersertifikat. Menariknya, sel surya tandem yang dibuat khusus mengubah 25,5 persen sinar matahari menjadi listrik. Angka ini memecahkan rekor sebelumnya sebesar 24,6 persen yang dicapai tahun lalu. Tenaga surya kini menjadi lebih baik. Kemenangannya terletak pada ukuran perangkat. Selnya berukuran 1.081 cm². Meskipun kedengarannya kecil, melintasi ambang batas 1 cm² merupakan rintangan besar dalam komunitas tata surya. Faktanya, grafik standar industri, seperti tabel NREL, mencantumkan sel mikroskopis sekecil 0,001 cm². Namun, Tabel Efisiensi Sel Surya yang bergengsi, yang dikenal secara global sebagai “Tabel Ramah Lingkungan”, sangat ketat. Tabel tersebut menolak mencantumkan teknologi apa pun kecuali teknologi tersebut terbukti dapat digunakan pada area yang lebih besar dari 1 cm². Dalam melewati batas ini, tim Berlin telah beralih dari gimmick laboratorium teoretis ke dalam buku besar fotovoltaik yang dapat diskalakan. Daripada menggunakan bahan tunggal, sel surya tandem menumpuk dua bahan berbeda di atas satu sama lain, seperti sandwich. Untuk mencapai tonggak sejarah tersebut, tim menumpuk dua bahan film tipis yang berbeda. Lapisan tembaga, indium, galium, dan selenium (CIGS) digunakan sebagai alas. Dan kemudian ditutup dengan perovskit, yang merupakan struktur kristal yang sangat mudah beradaptasi. Setiap material disetel untuk menangkap bagian spektrum cahaya yang berbeda. Lapisan perovskit bagian atas menangkap cahaya biru berenergi tinggi dan mengubahnya menjadi listrik secara efisien. Sisa cahaya melewatinya ke lapisan CIGS bawah, yang menangkap cahaya merah dan inframerah berenergi lebih rendah. Meningkatkan efisiensi Teknik ini memerlukan ketelitian yang ekstrim. Guillermo Farias Basulto menyesuaikan basis CIGS untuk memvariasikan celah pitanya guna menangkap cahaya dengan lebih efektif. “Untuk melampaui pencapaian kami sebelumnya dalam kerangka proyek SOLMATES Eropa, kami menggunakan sel dasar CIGSe dengan celah pita yang berbeda (yaitu 1,05 eV dan 1,1 eV) dan dua ketebalan oksida seng yang didoping aluminium dengan karakteristik serupa,” jelas Basulto. Sementara itu, ahli kimia Wuai Zhang secara sistematis menyaring lapisan atom untuk mencegah kebocoran listrik pada batas internalnya. Zhang bahkan mengatur laju penguapan “buckyballs” (Buckminsterfullerene) ke lapisan pasivasi mikroskopis 1 nanometer untuk memperlancar arus. Itu berhasil. Bisakah ini meninggalkan lab? Tim sudah membuktikan kemampuannya. Bekerja sama dengan Universitas Ilmu Terapan di Berlin (HTW), para peneliti berhasil menskalakan tumpukan material yang sama menjadi modul mini berukuran 2,25 cm². Ini mempertahankan 19,7 persen yang sangat efisien. Para ilmuwan yakin ini hanyalah permulaan. Menurut Farias-Basulto, pengujian internal arsitektur yang dimodifikasi telah mencapai efisiensi sebesar 27,5 persen. Fisika menunjukkan bahwa batasan 30 persen masih dalam jangkauan. “Fisika yang tertanam dalam arsitektur sel kita saat ini menunjukkan bahwa 25,5 persen hanyalah sebuah batu loncatan, mengingat pengujian internal kami terhadap arsitektur serupa telah mencapai efisiensi sebesar 27,5 persen,” kata peneliti. CIGS film tipis dan bahan perovskit ringan dan fleksibel. Kombinasi unik ini memungkinkan sel surya tandem diaplikasikan pada permukaan melengkung, diintegrasikan ke dalam jendela bangunan, atau dipasang di atap kendaraan di mana panel standar dan kaku tidak praktis. Temuan ini dipublikasikan di jurnal Joule.
Diterbitkan : 2026-07-02 11:44:00
sumber : interestingengineering.com
