Panel Surya Bergaya Mars Rover Menggunakan Kabel Nano
Layar Kunci - Panel surya dengan efisiensi yang belum
pernah terjadi sebelumnya, harga sangat terjangkau ternyata dapat dibuat menggunakan
kabel semikonduktor galium arsenide (GaAs) yang sangat tipis. Kabeli ini dapat dikombinasikan
dengan teknologi yang ada saat ini. Semikonduktor ini dapat dibentuk menjadi
sel surya dengan rasio power-to-weight yang luar biasa.
Sel surya GaAs memiliki efisiensi yang sangat baik, tetapi
sangat mahal untuk diproduksi. Oleh karena itu sel surya ini hanya digunakan di
tempat-tempat di mana harganya menjadi pertimbangan kecil, seperti di satelit. Namun
berkat teknologi terkini hal Itu bisa saja berubah.
Dalam sebuah makalah yang diterbitkan di ACS Photonics,
sebuah tim di Universitas Sains dan Teknologi Norwegia (NTNU) menggambarkan
produksi kabel dengan inti GaAs tipe-p yang dikelilingi oleh cangkang AlGaAs
tipe-n. Kabel ini memiliki ketebalan yang mirip dengan panjang gelombang sinar
matahari yang mereka tangkap.
Efisiensi 7,7%masih jauh di bawah produk komersial, terlebih
lagi yang terbaik diproduksi di lab, tetapi rasio power-to-weight sudah
sangat baik. Menyesuaikan ukuran dan nada kawat nano dapat meningkatkan
efisiensi, dan menurut penulis, ini baru saja dimulai. Mereka meramalkan dunia
di mana GaAs tidak menggantikan silikon, tetapi keduanya bekerja bersama. GaAs
dibangun di atas substrat sel silikon untuk menangkap proporsi energi sinar
matahari yang lebih tinggi daripada yang dapat dilakukan sekarang dengan biaya
yang realistis.
Silikon membutuhkan pemrosesan suhu tinggi untuk dibuat
menjadi sel, tetapi ini adalah salah satu bahan yang paling melimpah di Bumi. Jika
menggunakan Gallium masih langka dan tidak pernah terkonsentrasi secara alami.
Dunia hanya memproduksi beberapa ratus ton per tahun, sebuah hambatan untuk
membuat jutaan panel surya darinya setiap tahun. Namun, jika sel terbuat dari
kabel setebal beberapa atom, bukan substrat GaAs yang tebal, harganya dapat berubah.
Tim peneliti telah menemukan cara baru guna membuat sel
surya dengan rasio daya per berat ultra tinggi. Rasio ini diklaim 10 kali lebih
efisien daripada sel surya lainnya. Sel surya menggunakan GaAs dalam struktur
kawat nano. Metode tersebut menggunakan struktur susunan kawat nano
semikonduktor yang berdiri secara vertikal pada platform Si yang murah dan
menguntungkan industri untuk menumbuhkan kawat nano.
Lebih baik lagi, jika substrat silikon sebenarnya merupakan sel
silikon dalam dirinya sendiri. Keduanya dapat bekerja sama untuk menangkap
hingga 40% energi di bawah sinar matahari. GaAs memanen sinar biru dan
ultraviolet lebih efisien daripada silikon, tetapi membiarkan foton merah dan
jingga lewat. Hal ini memungkinkan pengumpulan oleh silikon di bawahnya. Secara
teoritis memungkinkan efisiensi dua kali lipat dari panel surya komersial yang
ada.
Sebagai alternatif, jika substrat ringan seperti graphene
digunakan, sel yang meskipun kurang efisien dan mungkin lebih mahal daripada silicon,
akan sangat ringan dan fleksibel. Hal ini membuatnya cocok untuk menyalakan
drone. Tim menumbuhkan kawat nano menggunakan metode yang disebut MBE (molecular
beam epitaksi), yang bukan merupakan alat yang dapat menghasilkan bahan
dalam volume tinggi. Namun, tim percaya deposisi uap organik logam yang jauh
lebih cocok untuk ditingkatkan, juga akan berfungsi untuk pembuatan kawat nano.
Sel silikon telah membuat tenaga surya bersaing dengan bahan
bakar fosil. Saat ini mendominasi pasar. Namun, ada persepsi luas bahwa mereka
telah mendapatkan hampir sebaik yang mereka bisa. Memang, untuk pertama kalinya
dalam beberapa tahun, biaya panel surya meningkat karena kekurangan polisilikon
menciptakan tekanan yang merusak kelayakan finansial banyak proyek. Gallium
arsenide memiliki sejarah panjang sebagai semikonduktor. Banyak atribut yang
membuatnya cocok untuk sel surya, termasuk celah pita yang lebih lebar, sehingga
memungkinkannya mengekstrak lebih banyak energi dari foton frekuensi tinggi dan
konduktivitas yang lebih baik. (*)
Posting Komentar