Pendahuluan:
Energi surya memiliki potensi besar sebagai sumber daya energi bersih dan terbarukan. Ketika dunia bertransisi menuju masa depan energi yang lebih berkelanjutan, efisiensi dan efektivitas sel surya menjadi semakin penting. Sel surya tandem, juga dikenal sebagai sel surya multi-junction, merupakan teknologi canggih yang siap mengubah lanskap energi surya. Dengan memanfaatkan beberapa lapisan semikonduktor, sel surya tandem menawarkan potensi untuk secara signifikan meningkatkan efisiensi sel surya dan memperluas aplikasinya di berbagai industri.

Memahami Sel Surya Tandem:
Sel surya tandem beroperasi berdasarkan prinsip menumpuk beberapa lapisan semikonduktor, masing-masing dioptimalkan untuk menyerap bagian tertentu dari spektrum surya. Sel surya tunggal tradisional memiliki keterbatasan dalam efisiensinya karena ketidakmampuannya menangkap semua panjang gelombang sinar matahari secara efektif. Sebaliknya, sel surya tandem mengatasi keterbatasan ini dengan menggunakan struktur tandem yang memungkinkan penyerapan berturut-turut dari foton dengan tingkat energi yang berbeda.

Struktur tandem umumnya terdiri dari sel atas, yang menyerap panjang gelombang yang lebih pendek seperti cahaya biru, diikuti oleh satu atau lebih sel bawah yang menyerap panjang gelombang yang lebih panjang seperti cahaya merah dan inframerah. Dengan menggabungkan beberapa sel dengan celah pita yang berbeda, sel surya tandem dapat mencapai efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan rekan tunggal-junctionnya. Pendekatan ini meminimalkan kerugian energi akibat thermalisasi, yang menghasilkan peningkatan kinerja keseluruhan.

Material dan Teknologi:
Sel surya tandem dapat dibangun menggunakan berbagai material semikonduktor, masing-masing dengan properti dan keunggulan uniknya. Material umum meliputi silikon, arsenida galium, telurida kadmiun, dan perovskit. Silikon, material yang banyak digunakan dalam pembuatan sel surya, menawarkan stabilitas dan kelimpahan tetapi memiliki keterbatasan dalam efisiensinya. Arsenida galium, di sisi lain, memiliki efisiensi yang tinggi tetapi lebih mahal dan kurang melimpah.

Kemajuan terbaru dalam sel surya tandem berbasis perovskit telah menarik perhatian besar karena potensinya untuk efisiensi tinggi dan produksi biaya rendah. Material perovskit menunjukkan sifat penyerapan cahaya yang sangat baik dan dapat diproses dengan mudah menggunakan teknik berbasis larutan, menjadikannya menarik untuk produksi dalam skala besar. Upaya penelitian dalam sel surya tandem perovskit bertujuan untuk mengatasi tantangan stabilitas dan meningkatkan efisiensi lebih lanjut untuk menyaingi material semikonduktor tradisional.

Aplikasi dan Prospek Masa Depan:
Sel surya tandem menemukan aplikasi dalam berbagai industri di mana efisiensi tinggi dan kinerja penting. Mereka sangat cocok untuk aplikasi ruang angkasa, seperti satelit dan pesawat ruang angkasa, di mana memaksimalkan pembangkitan daya dalam ruang terbatas sangat penting. Sel surya tandem juga menjanjikan untuk aplikasi di darat, termasuk sistem fotovoltaik terkonsentrasi dan fotovoltaik terintegrasi bangunan, di mana kendala ruang atau persyaratan efisiensi mendorong adopsi teknologi surya canggih.

Masa depan sel surya tandem terlihat cerah, dengan penelitian yang terus berfokus pada meningkatkan efisiensi, meningkatkan stabilitas, dan mengurangi biaya produksi. Upaya kolaboratif antara akademisi, industri, dan lembaga pemerintah mendorong inovasi dalam teknologi sel surya tandem, membuka jalan bagi adopsi luasnya di pasar energi surya utama. Seiring dengan terus berlanjutnya kemajuan, sel surya tandem memiliki potensi untuk memainkan peran yang signifikan dalam mempercepat transisi global menuju solusi energi yang berkelanjutan.

Kesimpulan:
Sel surya tandem mewakili pergeseran paradigma dalam teknologi sel surya, menawarkan janji efisiensi yang lebih tinggi dan aplikasi yang lebih luas di berbagai industri. Dengan memanfaatkan beberapa lapisan semikonduktor untuk menangkap spektrum cahaya yang lebih luas, sel surya tandem mengatasi keterbatasan sel surya tunggal-junction tradisional dan membuka jalan bagi solusi energi surya yang lebih efisien dan berkelanjutan. Dengan penelitian dan kemajuan teknologi yang terus berlanjut, sel surya tandem siap memainkan peran penting dalam membentuk masa depan energi terbarukan.

Sumber:
1. Shockley, William, dan Queisser, Hans J. "Detailed Balance Limit of Efficiency of p‐n Junction Solar Cells." Journal of Applied Physics, vol. 32, no. 3, 1961.
2. Green, Martin A. "High-Efficiency Silicon Solar Cells." Trans. Amer. Phil. Soc., vol. 92, 2002.
3. Al-Ashouri, Ammar, dkk. "Perovskite Tandem Solar Cells: A Review of Recent Progress." Journal of Materials Chemistry A, vol. 8, no. 44, 2020.
4. Ehrler, Bruno, dkk. "Emerging Photovoltaics: Tandem Devices." Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 372, no. 2037, 2014.
5. Green, Martin A., dan Ho-Baillie, Anita. "Perovskite Tandem Solar Cells: The Potential of Solar Energy." Nature Photonics, vol. 14, no. 2, 2020.

Artikel ini ditulis oleh :
Tectona Grandis
Digital Marketing Staff

Kembali