Masa Depan Sel Fotovoltaik

Sel fotovoltaik pertama, yang dikembangkan pada 1950-an untuk menggerakkan satelit komunikasi, sangat tidak efisien. Sejak saat itu, efisiensi sel surya terus meningkat sementara biaya turun, meskipun masih ada banyak ruang untuk perbaikan. Selain biaya yang lebih rendah dan efisiensi yang lebih baik, kemajuan bahan fotovoltaik di masa depan kemungkinan akan mengarah pada penggunaan tenaga surya yang lebih luas untuk aplikasi baru yang ramah lingkungan.

Sel fotovoltaik adalah kunci satelit komunikasi pertama karena hanya sedikit alternatif yang dapat menghasilkan listrik yang andal untuk waktu yang lama, terutama tanpa perawatan. Tingginya biaya satelit dibenarkan menggunakan sel surya mahal untuk listrik. Sejak itu, biaya sel surya telah turun secara signifikan, yang mengarah ke perangkat seluler yang murah seperti kalkulator bertenaga surya dan pengisi daya ponsel. Untuk pembangkit listrik skala besar, biaya untuk setiap watt listrik yang dihasilkan dari fotovoltaik tetap lebih tinggi daripada alternatif seperti energi dari batu bara atau tenaga nuklir. Tren keseluruhan untuk penurunan biaya sel surya kemungkinan akan berlanjut di masa mendatang.

Sel surya yang efisien menghasilkan lebih banyak listrik dari jumlah cahaya tertentu dibandingkan dengan yang tidak efisien. Efisiensi tergantung pada beberapa faktor, termasuk bahan yang digunakan dalam sel fotovoltaik itu sendiri, kaca yang digunakan untuk menutupi sel dan kabel listrik sel. Perbaikan, seperti bahan yang mengubah sebagian besar spektrum cahaya matahari menjadi listrik telah secara radikal meningkatkan efisiensi sel surya. Kemajuan di masa depan kemungkinan akan meningkatkan efisiensi lebih lanjut, memeras lebih banyak energi listrik dari cahaya.

Sebuah sel fotovoltaik tradisional adalah bagian datar dari bahan silikon, ditutupi kaca dan terikat pada panel logam; itu efektif tetapi tidak terlalu fleksibel. Penelitian saat ini dalam bahan fotovoltaik telah menghasilkan sel yang dicat ke berbagai permukaan, termasuk kertas dan lembaran plastik. Teknik lain menempatkan bahan film ultra-tipis ke kaca, menghasilkan jendela yang memungkinkan cahaya masuk dan menghasilkan listrik. Variasi yang lebih besar dalam bahan fotovoltaik di masa depan dapat menyebabkan cat rumah bertenaga surya, paving jalan, mantel yang mengisi ulang ponsel Anda, dan aplikasi canggih lainnya.

Kemajuan dalam nanoteknologi, studi sifat material pada tingkat atom dan molekul, memiliki potensi besar untuk meningkatkan sel fotovoltaik. Misalnya, ukuran partikel mikroskopis dalam bahan fotovoltaik mempengaruhi kemampuannya untuk menyerap warna cahaya tertentu; dengan menyempurnakan ukuran dan bentuk molekul, para ilmuwan dapat meningkatkan efisiensinya. Nanoteknologi juga suatu hari nanti dapat mengarah ke printer 3D desktop yang menghasilkan sel surya yang tepat secara atom dan perangkat lain dengan biaya yang sangat rendah.

Meskipun sel fotovoltaik sangat menjanjikan dalam aplikasi masa depan, mereka juga akan menghadapi beberapa batasan fisik yang keras. Misalnya, tidak mungkin mobil penumpang yang sepenuhnya bertenaga matahari akan memiliki kinerja atau utilitas dari model bertenaga gas yang ada saat ini. Meskipun kendaraan bertenaga matahari telah mengikuti kompetisi, ini sebagian besar merupakan prototipe bernilai jutaan dolar yang membutuhkan kondisi gurun yang cerah. Faktor pembatasnya adalah sinar matahari yang diterima Bumi, yang berjumlah 1.000 watt per meter dalam kondisi ideal. Motor listrik praktis terkecil untuk sebuah mobil membutuhkan energi sekitar 40kW; pada efisiensi 40 persen, ini berarti panel surya seluas 100 meter persegi atau 1.000 kaki persegi. Di sisi lain, panel surya yang praktis suatu hari nanti dapat memberi daya pada kendaraan runabout kecil untuk penggunaan sesekali atau memperluas jangkauan mengemudi untuk plug-in hybrid. Energi terbatas di bawah sinar matahari membatasi kinerja kendaraan apa pun yang bergantung pada sel fotovoltaik.