Efisiensi teoretis 63,2 persen , terobosan untuk sel fotovoltaik generasi ketiga!

Mengejutkan! Sel Surya Band Menengah Baru (IBSCs) dapat mencapai efisiensi teoritis 63,2 persen , tiga kali lebih tinggi dari sel surya biasa (dengan efisiensi di wilayah 20 persen )! Penemuan terobosan oleh tim peneliti internasional yang mungkin merevolusi industri tenaga surya! Netizen berseru: Apakah stok konsep IBSC akan meledak?

Kesayangan baru teknologi surya generasi ketiga

Sel surya silikon kristal mewakili generasi pertama sel surya, termasuk sel surya silikon monokristalin, polikristalin, dan amorf. Sel-sel ini sudah banyak digunakan dalam aplikasi komersial dan residensial dan menguasai 90 persen pasar fotovoltaik global. Namun, efisiensi konversi energinya hanya 15-25 persen dan biaya produksinya tinggi.

Sel surya film tipis generasi kedua dibuat di atas substrat kaca, dan meskipun bahan dan biaya produksinya lebih rendah, efisiensi konversi energinya hanya 6-10 persen .

Sel surya generasi ketiga bertujuan untuk meningkatkan efisiensi konversi energi, mengurangi biaya dan memfasilitasi aplikasi. Mereka dikenal sebagai sel surya baru dan termasuk sel surya film tipis anorganik dan organik, sel surya peka pewarna dan kuantum dot, dan sel surya chalcogenide. Meskipun waktu pengembangan sel-sel ini relatif singkat, mereka memiliki potensi besar untuk pengembangan karena efisiensi konversi energi teoretisnya yang tinggi dan biaya produksi yang relatif rendah.

Di antaranya, sel surya band menengah (IBSC) adalah konsep baru yang mencolok untuk meningkatkan efisiensi global sel surya. Dengan efisiensi konversi energi teoretis hingga 63,2 persen , ini adalah kesayangan baru teknologi surya generasi ketiga dan semakin disukai oleh industri.

Peningkatan efisiensi konversi energi sel ini dicapai dengan memasukkan pita energi sempit dengan kerapatan kecil keadaan energi ke dalam pita terlarang semikonduktor. Pengenalan pita energi sempit ini memungkinkan peningkatan penyerapan celah sub-band sambil menjaga tegangan sirkuit terbuka konstan. Dengan peningkatan ini, sel surya menyerap sebagian besar cahaya tampak selain beberapa cahaya inframerah, sehingga meningkatkan keluaran arus dan efisiensi konversi energi sel.

Gambar 1 Diagram pita energi sel: sel surya konvensional hanya memiliki pita konduksi CB dan pita valensi VB, tetapi sel surya pita perantara juga memperkenalkan pita perantara (IB) untuk meningkatkan penyerapan sinar matahari

Meskipun efisiensi konversi energi teoretis yang tinggi dari sel surya pita menengah (IBSC), kinerjanya tidak setinggi yang diharapkan karena sifat peracikannya yang tinggi (penggabungan elektron dan lubang pada pita perantara) dan penghancuran kisi semikonduktor , dengan efisiensi konversi energi lebih rendah dari nilai teoritis atau bahkan lebih rendah dari efisiensi sel biasa. Pada saat yang sama, pembuatan sel sangat mahal. Selain itu, IBSC memiliki masa pakai yang singkat dan hanya dapat digunakan pada suhu rendah, yang sangat membatasi produksi dan aplikasi massalnya.

Para ilmuwan dari Imperial College di Inggris dan University of New South Wales (UNSW) di Australia baru-baru ini mengumumkan pengembangan sel surya band menengah baru (IBSC) dan telah menerbitkan penelitian terbaru mereka di jurnal RRL Solar. Desain baru merupakan kemajuan besar dalam bidang sel surya band interstitial. Menurut laporan tersebut, IBSC baru menggunakan arsitektur sel surya baru dan memperkenalkan struktur optik unik yang secara efektif memanfaatkan lebih banyak foton dalam spektrum matahari untuk meningkatkan efisiensi fotovoltaik sel. Publikasi penelitian ini juga menandai langkah maju yang penting di bidang sel surya pita menengah, yang diharapkan dapat mempromosikan aplikasi komersial sel surya pita menengah.

Menurut para peneliti, Intermediate Band Solar Cell (IBSC) yang baru dirancang memperkenalkan arsitektur sel surya baru yang mencakup 'ratchet band' (RB), pita energi yang dapat dilihat pada Gambar 1. Pengoperasian pada suhu kamar dimungkinkan. Terobosan ini akan memberikan landasan penting untuk pengembangan sel IBSC di masa depan dan merupakan tonggak utama dalam bidang sel surya pita menengah.

Kembali pada tahun 2020, dua peneliti Spanyol telah menyatakan: "Kami percaya bahwa sekali IBSC yang efisien telah dikembangkan, komunitas ilmiah akan menginvestasikan lebih banyak upaya untuk mengoptimalkan kinerja perangkat ini. Kami percaya bahwa setelah IBSC terbukti sangat efisien dan berpotensi biaya efektif, tergantung pada segmen pasar, industri akan menunjukkan minat yang besar." Sekarang IBSC efisiensi tinggi sedang dikembangkan, ini bisa menjadi perombakan besar untuk industri PV setelah lebih banyak perusahaan terlibat dalam pengembangan dan produksi massal.