Sel fotovoltaik (PV) biasanya terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon dan memiliki elektroda positif dan negatif. Saat terkena sinar matahari, efek fotovoltaik terjadi, secara instan mengubah energi cahaya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Listrik ini dapat disimpan dalam baterai atau diubah menjadi arus bolak-balik (AC) melalui inverter untuk memenuhi berbagai kebutuhan energi. Sel PV sering dihubungkan secara seri atau paralel untuk membentuk modul, yang kemudian dirakit menjadi susunan untuk menghasilkan keluaran energi yang lebih besar.
1. Sel Permukaan Belakang (BSF) Aluminium
Struktur dan Prinsip
Sel surya BSF adalah jenis sel surya umum yang menggunakan lapisan aluminium sebagai elektroda belakang. Ini membentuk medan listrik belakang yang membantu mendorong elektron ke elektroda belakang, meningkatkan efisiensi konversi energi. Proses produksinya melibatkan pendopingan permukaan silikon dengan fosfor untuk menciptakan daerah tipe-N, menerapkan lapisan atau pelapis untuk membentuk daerah tipe-P di bagian depan, dan membentuk sambungan pn. Terakhir, kisi-kisi logam ditambahkan untuk mengumpulkan arus.
Sejarah Pengembangan
Pertama kali diusulkan pada tahun 1973, sel BSF merupakan struktur sel silikon kristalin pertama yang dikomersialkan. Pada tahun 2016, sel ini menguasai lebih dari 90% pangsa pasar.
Keuntungan
Sel BSF terkenal karena kesederhanaannya, efektivitas biaya, dan teknologi yang sudah mapan.
2. Sel PERC
Asal Usul Penamaan
PERC adalah singkatan dari Passivated Emitter and Rear Cell (Emitor dan Sel Belakang yang Dipasifkan).
Proses dan Kinerja
Berdasarkan sel BSF tradisional, teknologi PERC menambahkan dua langkah kunci: pasivasi permukaan belakang dan pembukaan laser, yang secara signifikan meningkatkan efisiensi. Proses manufaktur meliputi pembersihan dan penataan tekstur wafer, difusi untuk membuat sambungan pn, doping laser untuk emitor selektif, pasivasi belakang, pengeboran laser, pencetakan layar, sintering, dan pengujian.
Keuntungan
Sel PERC memiliki struktur yang sederhana, proses manufaktur yang singkat, dan kematangan peralatan yang tinggi.
3. Sel Heterojunction (HJT)
Struktur
Sel HJT adalah sel surya hibrida yang menggabungkan substrat silikon kristalin dan film silikon amorf. Sel ini menggabungkan lapisan silikon amorf intrinsik pada antarmuka heterojunction untuk mempasivasi permukaan depan dan belakang. Struktur simetrisnya mencakup substrat silikon kristalin tipe N, lapisan silikon amorf Pi di sisi yang menghadap cahaya, lapisan silikon amorf iN di bagian belakang, dan elektroda serta busbar transparan di kedua sisi. Ini adalah sel bifasial.
Keuntungan
Sel HJT menawarkan efisiensi tinggi, degradasi rendah, koefisien suhu rendah, bifasialitas tinggi, proses yang disederhanakan, dan kesesuaian untuk wafer yang lebih tipis.
4. Sel TOPCon
Prinsip Teknis
Sel TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) didasarkan pada prinsip pembawa selektif. Sel ini memiliki lapisan silikon oksida ultra-tipis dan lapisan silikon yang didoping di bagian belakang, membentuk struktur kontak pasif. Hal ini mengurangi rekombinasi permukaan dan kontak logam, menciptakan potensi signifikan untuk peningkatan efisiensi pada sel N-PERT.
Fitur Proses
Sel TOPCon menggunakan substrat silikon tipe N dan hanya memerlukan sedikit perubahan pada lini produksi tipe P yang sudah ada, seperti penambahan peralatan difusi boron dan deposisi lapisan tipis. Sel ini menghilangkan kebutuhan akan bukaan belakang dan penyelarasan, menyederhanakan proses manufaktur dan meningkatkan kompatibilitas dengan proses sel PERC dan N-PERT.
Keuntungan
Sel TOPCon menunjukkan degradasi rendah, bifacialitas tinggi, dan koefisien suhu rendah, sehingga menghasilkan kinerja yang sangat baik di pembangkit listrik tenaga surya.
5. Sel IBC
Struktur dan Prinsip
Sel Interdigitated Back Contact (IBC) memindahkan semua garis kisi elektroda sisi depan ke belakang, mengatur sambungan pn dan kontak logam dalam pola interdigitated. Hal ini mengurangi bayangan dan meningkatkan penyerapan cahaya. Tanpa kontak logam sisi depan, sel IBC menyediakan area aktif yang lebih besar untuk konversi foton.
Integrasi Teknologi
Sel IBC dapat berintegrasi dengan teknologi lain seperti PERC, TOPCon, HJT, dan perovskit, membentuk sel hibrida canggih seperti "TBC" (TOPCon-IBC) dan "HBC" (HJT-IBC).
Potensi Aplikasi
Dengan desainnya yang estetis, sel IBC sangat cocok untuk fotovoltaik terintegrasi bangunan (BIPV) dan memiliki prospek komersial yang kuat.
Kesimpulan
Setiap jenis sel fotovoltaik menawarkan keunggulan unik dan memainkan peran penting dalam memajukan teknologi tenaga surya. Melalui inovasi berkelanjutan, teknologi-teknologi ini mendorong pertumbuhan dan transformasi industri fotovoltaik.
