Apa itu Panel Surya Film Tipis

1. Apa itu Panel Surya Film Tipis?

Berbeda dengan sel surya generasi pertama yang terbuat dari silikon tunggal atau multi-kristal, panel surya film tipis diproduksi menggunakan satu atau beberapa lapisan elemen PV di atas permukaan yang terdiri dari berbagai kaca, plastik, atau logam untuk diubah menjadi sel surya. sinar matahari menjadi listrik. Dan yang paling umum digunakan untuk teknologi surya film tipis adalah kadmium telurida (CdTe), tembaga indium galium selenida (CIGS), silikon amorf (a-Si), dan galium arsenida (GaAs).

2 Struktur Panel Surya Film Tipis

Panel Surya Film Tipis terdiri dari sejumlah besar sel surya film tipis dan menggunakan energi cahaya (foton) dari Matahari untuk menghasilkan listrik melalui efek fotovoltaik. Ini juga mencakup lapisan, lembar belakang, dan kotak sambungan, semuanya bekerja sama untuk memastikan pengoperasian normal panel surya.

Apa itu sel surya film tipis?

Sel surya film tipis adalah perangkat elektronik yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik melalui efek fotovoltaik. Sel film tipis cenderung menggunakan lebih sedikit bahan - area aktif sel biasanya hanya setebal 1 hingga 10 mikrometer. Selain itu, sel film tipis biasanya dapat diproduksi dalam proses area luas, yang dapat berupa proses produksi berkelanjutan dan otomatis.

Terlebih lagi, panel surya film tipis menggunakan lapisan tipis oksida penghantar transparan, seperti oksida timah untuk bekerja. Sedangkan sel film tipis terbuat dari banyak butiran kristal kecil bahan semikonduktor untuk menciptakan medan listrik dengan lebih baik dengan antarmuka yang disebut heterojungsi. Secara umum, perangkat film tipis semacam ini dapat dibuat sebagai satu kesatuan - yaitu, secara monolitik - dengan lapisan demi lapisan diendapkan secara berurutan pada beberapa substrat, termasuk pengendapan lapisan antirefleksi dan oksida penghantar transparan.

Apa itu lapisan?

Biasanya panel surya film tipis memiliki lapisan yang sangat tipis (kurang dari 0,1 mikron) di atasnya yang disebut lapisan "jendela" untuk menyerap energi cahaya hanya dari ujung spektrum energi tinggi. Itu harus cukup tipis dan memiliki celah pita yang cukup lebar (2,8 eV atau lebih) untuk membiarkan semua cahaya yang tersedia melalui antarmuka (heterojungsi) ke lapisan penyerap. Lapisan penyerap di bawah jendela, biasanya didoping tipe-p, dilengkapi dengan absorptivitas tinggi (kemampuan menyerap foton) untuk arus tinggi dan celah pita yang sesuai untuk menghasilkan tegangan yang baik.

Apa itu lembar belakang?

Sebagai polimer atau kombinasi polimer dengan berbagai bahan tambahan, backsheet dirancang untuk memberikan pembatas antara sel surya dan lingkungan luar. Dari situ kita dapat melihat bahwa lembaran belakang merupakan komponen penting dalam daya tahan, efisiensi, dan umur panjang panel surya.

Apa itu kotak persimpangan?

Sebagai penutup listrik yang digunakan untuk menampung dan melindungi sambungan listrik, kotak sambungan dirancang khusus untuk menyediakan lingkungan yang aman dan terjamin untuk sambungan listrik sehingga mencegah kontak yang tidak disengaja dengan kabel beraliran listrik dan untuk menyederhanakan pemeliharaan atau perbaikan di masa mendatang. Biasanya kotak sambungan PV dipasang di bagian belakang panel surya dan berfungsi sebagai antarmuka keluarannya. Sambungan eksternal untuk sebagian besar modul fotovoltaik menggunakan konektor MC4 untuk memfasilitasi sambungan tahan cuaca yang mudah ke seluruh sistem. Antarmuka daya USB juga dapat digunakan.

3 Sejarah Perkembangan Panel Surya Film Tipis

Sejarah panel surya film tipis dimulai pada tahun 1970-an, ketika para peneliti memulai eksplorasi pertama mereka mengenai penggunaan semikonduktor film tipis (a-Si) untuk memanfaatkan energi matahari, pada saat itu minat terhadap teknologi film tipis untuk penggunaan komersial dan aplikasi luar angkasa mendorong pengembangan perangkat surya film tipis silikon amorf.

Pada tahun 1980-an, kemajuan teknologi memfasilitasi perluasan bahan film tipis yang ada menjadi bahan baru, seperti kadmium telurida (CdTe) dan tembaga indium galium selenida (CIGS), yang memiliki efisiensi konversi lebih tinggi dan biaya produksi lebih rendah.

Tahun 1990-an dan 2000-an adalah masa kemajuan yang signifikan dalam eksplorasi material surya generasi ketiga baru – material yang berpotensi melampaui batas efisiensi teoritis untuk material solid-state tradisional. Mang produk baru seperti sel surya peka warna, sel surya quantum dot dikembangkan.

Pada tahun 2010-an dan awal tahun 2020-an, inovasi dalam teknologi surya film tipis mencakup upaya untuk memperluas teknologi surya generasi ketiga ke aplikasi baru dan menurunkan biaya produksi. Pada tahun 2004, Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) mencapai efisiensi rekor dunia sebesar 19,9% untuk modul film tipis CIGS. Pada tahun 2022, sel surya film tipis organik fleksibel diintegrasikan ke dalam kain.

Saat ini, sel surya film tipis organik fleksibel yang diintegrasikan ke dalam fabrikasi menjadikannya pilihan yang lebih baik dibandingkan panel silikon tradisional. Dan teknologi film tipis menyerap sekitar 19% dari total produksi di AS. pangsa pasar pada tahun yang sama, termasuk 30% produksi skala utilitas.

4.Jenis Panel Surya

Bahan yang digunakan dalam pembuatan sel surya film tipis ada beberapa jenis, berdasarkan bahan bakunya dibedakan menjadi empat macam. 

l Panel Film Tipis Cadmium Telluride (CdTe) adalah jenis panel surya yang menggunakan lapisan tipis telurida kadmium yang diendapkan pada bahan substrat, seperti kaca atau baja tahan karat, sebagai bahan semikonduktor. Tidak hanya ringan dan mudah dipasang, mereka juga memiliki produksi energi yang tinggi dalam kondisi minim cahaya, yang berarti dapat menghasilkan listrik bahkan dalam cuaca mendung atau mendung. Diperkirakan panel surya film tipis CdTe mencapai efisiensi 19% berdasarkan Kondisi Pengujian Standar (STC), namun sel surya tunggal telah mencapai efisiensi 22,1%. Namun, ada beberapa kekhawatiran mengenai toksisitas kadmium, karena merupakan logam berat yang dapat menyebabkan kerusakan lingkungan jika tidak dibuang dengan benar.

l Panel Film Tipis Tembaga Indium Gallium Selenida (CIGS) diproduksi dengan menempatkan lapisan elektroda molibdenum (Mo) di atas substrat melalui proses sputtering Dibandingkan dengan teknologi PV lainnya, teknologi ini memiliki efisiensi tinggi dan dapat mencapai efisiensi teoritis sebesar 33% di masa depan. Selain itu, mereka tidak mudah retak atau pecah dan mudah dioperasikan. Namun, terlepas dari kelebihan-kelebihan ini, biayanya relatif lebih mahal dibandingkan teknologi lainnya, sehingga dapat menghambat pengembangan lebih lanjut.

l Panel Film Tipis Silikon Amorf (a-Si) diproduksi dengan memproses pelat kaca atau substrat fleksibel, bersama dengan konfigurasi pin atau n-i-p. Keuntungan panel film tipis a-Si mencakup fleksibilitas dan konstruksi ringan, sehingga ideal untuk digunakan dalam aplikasi portabel, seperti berkemah atau menyalakan sensor jarak jauh. Namun, karena kaca konduktif untuk panel ini mahal dan prosesnya lambat, harganya relatif mahal, yaitu hampir $0,69/W.

l Panel Film Tipis Gallium Arsenide (GaAs) lebih kompleks dibandingkan sel surya film tipis biasa dalam proses pembuatannya. Perlu disebutkan bahwa produk ini mencapai efisiensi tinggi hingga 39,2% dan lebih tahan terhadap panas dan kelembapan. Namun demikian, waktu produksi, biaya bahan, dan pertumbuhan bahan yang tinggi, menjadikannya pilihan yang kurang tepat.

5.Aplikasi Panel Surya Film Tipis

Sebagai alternatif pengganti fotovoltaik silikon, panel surya film tipis terutama digunakan di bidang berikut.

l Fotovoltaik Terintegrasi Bangunan (BIPV)

Karena panel PV film tipis bisa mencapai 90 % lebih ringan dibandingkan panel silikon, salah satu aplikasi yang mulai menjadi sangat populer di seluruh dunia adalah BIPV, dimana panel surya dipasang pada genteng, jendela, struktur lemah, dan sebagainya. Selain itu,  beberapa jenis PV film tipis dapat dibuat semi transparan, yang membantu menjaga estetika rumah dan bangunan sekaligus memungkinkan pembangkit listrik tenaga surya.

l Aplikasi luar angkasa

Karena keunggulannya yang ringan, sangat efisien, rentang suhu pengoperasian yang luas, dan bahkan ketahanan terhadap kerusakan terhadap radiasi, panel surya film tipis, terutama panel surya CIGS dan GaAs, telah menjadi pilihan ideal untuk aplikasi luar angkasa.

l Kendaraan dan aplikasi kelautan

Salah satu penerapan umum panel surya film tipis adalah pemasangan modul PV fleksibel di atap kendaraan (terutama RV atau bus) dan dek kapal serta kapal lainnya, yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik sekaligus menjaga estetika.

l Aplikasi portabel

Portabilitas dan ukurannya telah memberikan pengembangan berkelanjutan pada sektor elektronik kecil mandiri dan Internet of Things (IoT), yang diperkirakan akan tumbuh secara substansial di tahun-tahun mendatang. Dan dengan kemajuannya, hal ini dapat diterapkan lebih jauh di lokasi terpencil dengan panel surya yang dapat dilipat, bank tenaga surya, laptop bertenaga surya, dan sebagainya.

6.Tren Perkembangan Panel Surya Film Tipis

Dengan meningkatnya penerimaan energi surya di seluruh dunia, penerapan pembatasan energi yang ketat, dan meningkatnya upaya pemerintah untuk mengintegrasikan sumber-sumber ramah lingkungan ke dalam jaringan listrik, panel surya film tipis diperkirakan akan mencapai sekitar USD 27,11 miliar pada tahun 2030 dengan CAGR yang luar biasa sebesar 8,29% dari 2022 hingga 2030 Peningkatan ini didorong oleh kelebihan dan R&D, karena sangat ekonomis dan mudah dibuat, menggunakan lebih sedikit bahan dan menghasilkan lebih sedikit limbah. Dan R&D untuk meningkatkan ketahanan dan kinerja sel surya juga akan menciptakan peluang baru untuk pertumbuhan pasar.

Namun, peluang datang bersamaan dengan tantangan. Tingginya tingkat persaingan, perubahan lingkungan peraturan, serta terbatasnya ketersediaan dana dan sumber daya membuat saat ini perusahaan-perusahaan tersebut mungkin tidak mampu mengambil sebagian besar pangsa pasar global.

7 Analisis Investasi Panel Surya Film Tipis

Pasar sel surya film tipis tampaknya berkembang dalam beberapa tahun terakhir, yang didorong oleh beberapa faktor.

l Analisis Jenis Produk

Pada tahun 2018, CdTe menghasilkan listrik dengan harga yang jauh lebih rendah atau setara dengan harga sumber energi bahan bakar fosil konvensional. Karena biaya pengoperasian dan produksinya yang tidak beracun dan murah, saat ini kategori telurida kadmium mendominasi pasar sel surya film tipis di seluruh dunia, dan diperkirakan akan terus tumbuh pada tingkat tercepat sepanjang periode prediksi.

l Analisis Pengguna Akhir

Meningkatnya pengembangan dan penelitian untuk menurunkan biaya pemasangan dan pemeliharaan dapat meningkatkan kebutuhan konsumen. Pada tahun 2022, pasar utilitas mendominasi pasar sel surya film tipis di seluruh dunia, dan diperkirakan akan terus berkembang dengan kecepatan tercepat sepanjang periode perkiraan. . Karena panel surya film tipis terdegradasi dengan kecepatan yang jauh lebih lambat, panel surya ini menawarkan alternatif potensial dibandingkan panel surya c-Si tradisional.

l Analisis Wilayah

Asia-Pasifik merupakan wilayah terbesar di dunia untuk sel surya film tipis pada tahun 2022, dan diperkirakan akan terus berkembang pada tingkat tertinggi, yang didorong oleh banyak faktor. Misalnya, sebagai pasar PV surya terbesar di dunia, Tiongkok akan menaikkan target energi terbarukan dari 20% menjadi 35% pada tahun 2030. Dan fasilitas fotovoltaik surya skala utilitas di Tiongkok sebagian besar menggunakan teknologi film tipis. Selain itu, Jepang juga telah menyatakan niatnya untuk hanya menggunakan energi berkelanjutan.

8 Hal-hal yang Perlu Dipertimbangkan untuk Panel Surya Film Tipis Berkualitas Tinggi

Saat membeli panel surya, tidak hanya harga dan kualitas yang harus diperhatikan, faktor lain juga harus diperhatikan.

l Efisiensi: Efisiensi tinggi dapat mengubah lebih banyak energi matahari menjadi listrik. Umumnya memiliki konsentrasi pembawa muatan yang lebih tinggi dapat meningkatkan efisiensi sel surya dengan meningkatkan konduktivitas. Penambahan konsentrator pada sel surya tidak hanya membantu meningkatkan efisiensi, namun juga dapat mengurangi ruang, material, dan biaya yang dibutuhkan untuk memproduksi sel tersebut.

l Daya tahan dan seumur hidup: Beberapa modul film tipis juga mempunyai masalah degradasi dalam berbagai kondisi. Di antara semua material, CdTe menunjukkan ketahanan terbaik terhadap penurunan kinerja akibat suhu. Dan tidak seperti material film tipis lainnya, CdTe cenderung cukup tangguh terhadap kondisi lingkungan seperti suhu dan kelembapan, namun panel CdTe yang fleksibel mungkin mengalami penurunan kinerja di bawah tekanan atau regangan yang diterapkan.

aku Berat: Ini mengacu pada kepadatan panel surya film tipis. Secara umum, panel surya film tipis berbobot ringan sehingga Anda tidak perlu takut menerapkan beban mati pada atap Anda. Meskipun demikian, bobotnya tetap perlu dipertimbangkan saat memilihnya untuk memastikan tidak kelebihan beban saat pemasangan.

aku Suhu: Artinya suhu minimum dan maksimum dimana panel surya Film Tipis dapat berfungsi. Secara umum, semua panel surya film tipis terbaik dianggap memiliki suhu minimum -40°C dan suhu maksimum 80°C.