Sumber: nrel.gov
Para ilmuwan di National Renewable Energy Laboratory (NREL) telah membuat sel surya dengan efisiensi hampir 50%.
Sel surya enam persimpangan sekarang memegang rekor dunia untuk efisiensi konversi surya tertinggi pada 47,1%, yang diukur dengan pencahayaan terkonsentrasi. Variasi sel yang sama juga menetapkan rekor efisiensi di bawah penerangan satu matahari pada 39,2%.
"Perangkat ini benar-benar menunjukkan potensi luar biasa dari sel surya multijungsi," kata John Geisz, seorang ilmuwan utama di Grup Fotovoltaik Kristal Efisiensi Tinggi di NREL dan pemimpin penulis makalah baru pada sel pengaturan rekor.
Makalah, " Enam-persimpangan III-V sel surya dengan efisiensi konversi 47,1% di bawah 143 konsentrasi matahari ," muncul dalam jurnal Nature Energy. Rekan penulis Geisz adalah ilmuwan NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song, dan Thomas Moriarty.
Untuk membangun perangkat, para peneliti NREL mengandalkan bahan III-V — disebut demikian karena posisinya di atas tabel periodik — yang memiliki berbagai sifat penyerapan cahaya. Masing-masing dari enam persimpangan sel (lapisan fotoaktif) dirancang khusus untuk menangkap cahaya dari bagian tertentu dari spektrum surya. Perangkat ini berisi sekitar 140 total lapisan berbagai bahan III-V untuk mendukung kinerja persimpangan ini, namun tiga kali lebih sempit dari rambut manusia. Karena sifatnya yang sangat efisien dan biaya yang terkait dengan pembuatannya, sel surya III-V paling sering digunakan untuk menyalakan satelit, yang menghargai kinerja III-V yang tak tertandingi.
Di Bumi, bagaimanapun, sel surya enam-persimpangan sangat cocok untuk digunakan dalam photovoltaics konsentrator, kata Ryan France, penulis bersama dan seorang ilmuwan di III-V Multijunctions Group di NREL.
"Salah satu cara untuk mengurangi biaya adalah dengan mengurangi area yang diperlukan," katanya, "dan Anda dapat melakukannya dengan menggunakan cermin untuk menangkap cahaya dan memfokuskan cahaya ke suatu titik. Kemudian Anda bisa lolos dengan seratus atau bahkan seperseribu materi, dibandingkan dengan sel silikon pelat datar. Anda menggunakan bahan semikonduktor jauh lebih sedikit dengan memusatkan cahaya. Keuntungan tambahan adalah efisiensi meningkat ketika Anda memusatkan cahaya. "
Perancis menggambarkan potensi sel surya untuk melebihi efisiensi 50% sebagai "sebenarnya sangat dapat dicapai" tetapi efisiensi 100% tidak dapat dicapai karena batas-batas mendasar yang diberlakukan oleh termodinamika.
Geisz mengatakan bahwa saat ini rintangan utama penelitian untuk mencapai efisiensi 50% adalah mengurangi hambatan resistif di dalam sel yang menghambat aliran arus. Sementara itu, ia mencatat bahwa NREL juga sangat terlibat dalam mengurangi biaya sel surya III-V, memungkinkan pasar baru untuk perangkat yang sangat efisien ini. Departemen Energi AS, Kantor Teknologi Energi Matahari, mendanai penelitian ini.
NREL adalah laboratorium nasional utama Departemen Energi AS untuk penelitian dan pengembangan energi terbarukan dan efisiensi energi. NREL dioperasikan untuk Departemen Energi oleh The Alliance for Sustainable Energy, LLC.
