Kanthi kemajuan teknologi lan skala industri, biaya pembangkit listrik fotovoltaik (PV) terus mudhun, saengga dadi sumber energi penting kanggo pembangunan berkelanjutan ing mangsa ngarep.
Komponen Kunci Teknologi Fotovoltaik
Komponen inti saka teknologi pembangkit listrik PV yaiku sel PV surya. Evolusi sel PV surya bisa dikategorikake dadi telung generasi. Generasi pertama kasusun saka sel surya berbasis silikon; generasi kapindho kalebu sel surya film tipis; lan generasi katelu nyakup teknologi anyar kayata sel fotovoltaik konsentrasi dhuwur (HCPV), sel surya organik, sel surya fleksibel, lan sel surya sing disensitisasi pewarna. Saiki, sel surya berbasis silikon ndominasi pasar, dene sel film tipis mboko sithik entuk pangsa pasar. Umume sel generasi katelu, kajaba HCPV, isih ana ing tahap riset.
Sel Surya Berbasis Silikon
Ing antarane sel surya berbasis silikon, teknologi silikon monokristalin minangka sing paling maju. Efisiensi lan biaya sel kasebut utamane dipengaruhi dening proses manufaktur, sing kalebu langkah-langkah kayata pengecoran ingot, pengiris wafer, difusi, tekstur, sablon, lan sintering. Sel surya sing diprodhuksi liwat proses konvensional iki biasane entuk efisiensi konversi fotolistrik 16-18%.
Sel surya silikon monokristalin nduweni efisiensi konversi paling dhuwur nanging uga paling larang. Sel surya silikon polikristalin nawakake pangirangan biaya sing apik kanthi langsung nggawe ingot silikon persegi ukuran gedhe sing cocog kanggo produksi massal. Proses iki luwih prasaja, ngirit daya, ngirit bahan silikon, lan mbutuhake kualitas bahan sing luwih murah.
Ngurangi biaya sel surya bisa ditindakake liwat rong strategi utama: nyuda konsumsi bahan (kayata, nyuda kekandelan wafer silikon) lan nambah efisiensi konversi. Cara kanggo nambah efisiensi kalebu nambah panyerepan cahya (kayata, tekstur permukaan, lapisan anti-reflektif, nyuda jembar elektroda ngarep), nyuda rekombinasi pembawa fotogenerasi (kayata, pasivasi emitor), lan nyuda resistensi (kayata, doping lokal, teknologi medan permukaan mburi).
Efisiensi konversi paling dhuwur sing kacathet kanggo sel surya silikon monokristalin yaiku 24,7%, sing digayuh dening sel surya struktur PERL saka Universitas New South Wales. Fitur teknologi utama kalebu konsentrasi doping fosfor sing kurang ing permukaan silikon kanggo nyuda rekombinasi permukaan, difusi konsentrasi dhuwur ing sangisore elektroda permukaan ngarep lan mburi kanggo mbentuk kontak ohmik sing apik, lan panggunaan fotolitografi kanggo nyempit elektroda permukaan ngarep, nambah area penyerapan cahya. Nanging, teknologi iki durung diindustrialisasi.
Teknik liyane kanggo ningkatake efisiensi kalebu sel tekstur alur permukaan BP Solar lan teknologi kontak mburi (EWT). Sing pertama entuk efisiensi 18,3% liwat alur laser, sing nyuda jembar elektroda ngarep lan nambah panyerepan cahya. Sing terakhir entuk efisiensi 21,3% kanthi nggawa elektroda ngarep menyang mburi, nambah area panyerepan cahya.
Sel Surya Film Tipis
Sanajan sel surya silikon kristalin luwih unggul amarga efisiensine sing dhuwur, ngurangi biaya sing signifikan iku angel amarga rega bahan silikon sing larang. Sel surya film tipis, sing nggunakake bahan sing luwih sithik, wis muncul minangka alternatif sing efektif biaya. Jinis utama sel film tipis kalebu sel film tipis berbasis silikon, sel kadmium telluride (CdTe), lan sel tembaga indium gallium selenide (CIGS).
Sel film tipis berbasis silikon mung kandelé 2 mikrometer, nggunakaké udakara 1,5% saka bahan silikon sing dibutuhaké kanggo sel silikon kristalin. Gumantung saka cacahé sambungan PN, sel-sel iki bisa dadi sambungan tunggal, sambungan ganda, utawa sambungan multi, sing saben-saben bisa nyerep dawa gelombang cahya srengéngé sing béda-béda. Efisiensi paling dhuwur kanggo sel sambungan tunggal yaiku udakara 7%, déné sel sambungan ganda bisa tekan 10%.
Sel film tipis CdTe nawakake efisiensi sing luwih dhuwur (nganti 12%) amarga sipat panyerepan cahya sing apik. Nanging, sifat karsinogenik kadmium lan cadangan alam telurium sing winates nuwuhake tantangan pangembangan jangka panjang.
Sel film tipis CIGS dianggep minangka masa depan teknologi film tipis efisiensi dhuwur. Kanthi nyetel proses manufaktur, panyerepan cahya bisa ditingkatake, sing ndadékaké efisiensi konversi sing luwih dhuwur. Saiki, efisiensi laboratorium tekan 20,1%, dene produk komersial tekan 13-14%, dadi sing paling efisien ing antarane sel film tipis.
Sel Generasi Katelu
Sacara téoritis, sèl generasi katelu bisa nggayuh efisiensi konversi sing dhuwur. Kajaba HCPV, akèh-akèhé isih ana ing tahap riset. Sèl HCPV biasané migunakaké bahan semikonduktor III-V, sing nduwèni tahan panas sing luwih dhuwur lan njaga efisiensi konversi sing dhuwur ing sangisoré cahya sing dhuwur. Struktur multi-junction ngidini sèl iki cocog karo spektrum srengéngé kanthi rapet, kanthi efisiensi téoritis nganti 68%. Produksi komersial bisa nggayuh efisiensi ing ndhuwur 40%.
Sel surya dienkapsulasi dadi modul, lan aplikasine gumantung saka karakteristik lan panjaluk pasar. Aplikasi awal kalebu stasiun pangkalan komunikasi lan satelit, banjur berkembang menyang wilayah perumahan kaya atap surya. Ing skenario kasebut, area instalasi sing winates lan kabutuhan kapadhetan energi sing dhuwur luwih disenengi modul silikon kristal. Kanthi pangembangan pembangkit listrik tenaga surya skala gedhe lan fotovoltaik terintegrasi bangunan (BIPV), pertimbangan biaya wis nyebabake tambah akeh aplikasi sel film tipis. Kahanan lingkungan lan iklim uga mengaruhi adopsi teknologi sing beda-beda.
Aplikasi Teknologi Fotovoltaik Surya
Ngonversi radiasi surya dadi listrik sing bisa digunakake mbutuhake sistem PV surya sing lengkap. Sel PV surya mbentuk pondasi sistem iki, sing uga kalebu inverter, baterei, sistem pemantauan, lan sistem distribusi.
Klasifikasi lan Komposisi Sistem PV
Sistem PV surya diklasifikasikake minangka off-grid utawa grid-tied. Sistem off-grid bisa mandiri utawa hibrida.
Sistem mandiri biasane digunakake ing wilayah terpencil, stasiun pangkalan komunikasi, lan lampu jalan tenaga surya, sing gumantung banget karo energi surya. Sistem kasebut kalebu modul surya, inverter, pengontrol, baterei, sistem distribusi, lan proteksi kilat. Baterai lan pengontrol nduweni pengaruh sing signifikan marang biaya lan umur sistem. Sistem hibrida nggabungake energi surya karo sumber liyane kaya generator diesel utawa turbin angin.
Sistem grid-tied, sing umum digunakake kanggo atap surya lan pembangkit listrik PV skala gedhe, ora mbutuhake peralatan panyimpenan, saengga bisa ngurangi biaya. Sistem kasebut kalebu modul surya, inverter, sistem distribusi, proteksi kilat, lan sistem pemantauan. Saiki, sistem grid-tied nyumbang 80% saka kabeh aplikasi surya.
Teknologi Pembangkit Listrik PV Liyane
Kejaba teknologi sel PV surya, teknologi inverter, integrasi jaringan, panyimpenan, lan pemantauan cerdas penting banget kanggo sistem pembangkit listrik PV:
Daya output sel surya beda-beda gumantung saka intensitas radiasi surya, sing nyebabake intermiten. Integrasi jaringan skala gedhe bisa mengaruhi jaringan, saengga kontrol jaringan lan perlindungan pulau dadi penting.
Output modul surya yaiku arus searah (DC), sing mbutuhake konversi kualitas dhuwur dadi arus bolak-balik (AC) liwat inverter.
Output daya modul bisa kena pengaruh faktor-faktor kaya suhu lan naungan, sing mbutuhake pemantauan sistem lan sistem alarm.
Teknologi remot kontrol iku penting banget kanggo pembangkit listrik tenaga surya (PV) ing wilayah terpencil.
Tiongkok mimpin ing produksi modul surya babagan kualitas lan skala. Wilayah sing entuk bathi dhuwur ing rantai industri kalebu pemurnian silikon, inverter, sistem pemantauan, lan manufaktur peralatan PV. Nggayuh terobosan ing wilayah utama iki minangka tantangan kanggo industri PV Tiongkok.
Status Saiki lan Prospek Masa Depan Pembangkit Listrik Tenaga Surya PV
Amarga biaya sing larang, pembangkit listrik tenaga surya PV ora ngalami pangembangan skala gedhe nganti pungkasan abad pungkasan. Mlebu abad kaping 21, kanthi efisiensi sing luwih apik lan biaya sing mudhun kanthi cepet, pembangkit listrik tenaga surya PV wis ngalami pertumbuhan sing cepet, kanthi kapasitas terpasang sing tambah saben taun. Kapasitas terpasang tahunan global mundhak saka 1,4 GW ing taun 2000 dadi 22,8 GW ing taun 2009. Negara-negara Eropa kaya Jerman, Italia, lan Spanyol minangka pasar utama, kanthi EU ngrencanakake kanggo nambah pangsa tenaga surya dadi 12% saka total pasokan listrik ing taun 2020. Negara-negara berkembang kaya China lan India uga wis ngluncurake rencana pangembangan tenaga surya. Saliyane stasiun pangkalan komunikasi, atap surya, lan pembangkit listrik tenaga surya PV, pembangkit listrik tenaga surya PV saiki digunakake sacara wiyar ing macem-macem piranti seluler.
Minangka sumber energi tambahan lan alternatif, teknologi PV surya berkembang kanthi cepet, kanthi biaya pembangkit sing mudhun. Kanthi kemajuan teknologi sing terus-terusan, energi surya, minangka sumber daya sing resik lan bisa dianyari, wis siyap dadi sumber energi utama kanggo pembangunan sing lestari.
