Meskipun Indonesia telah berupaya mengembangkan energi terbarukan, sebagian besar kebutuhan energi saat ini bergantung pada bahan bakar fosil, yang selain berdampak buruk pada lingkungan, juga menjadi beban ekonomi akibat ketergantungan impor. Data Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) memproyeksikan bahwa konsumsi energi Indonesia akan tumbuh 7% setiap tahunnya hingga 2040 (ESDM, 2022). Saat ini, pangsa energi surya masih sangat rendah, hanya 0,1% dari total bauran energi nasional (IESR, 2021), disebabkan oleh tingginya biaya investasi dan rendahnya efisiensi teknologi sel surya konvensional berbahan silikon. Namun, di sisi lain, Indonesia memiliki potensi energi surya yang sangat besar, diperkirakan mencapai hampir 2.000 gigawatt, dengan intensitas cahaya matahari yang tinggi sepanjang tahun.
Pada tahun 2022, tercatat potensi energi surya sebesar 2.898 gigawatt, dengan pemasangan panel surya sebesar 0,2 gigawatt. Potensi energi surya di Indonesia bahkan mencapai lebih dari 200 gigawatt dengan efisiensi teknologi yang dapat dikembangkan. Dengan demikian, energi surya menawarkan solusi yang menjanjikan untuk memenuhi kebutuhan energi Indonesia yang terus meningkat, sambil mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil yang semakin langka dan memberikan akses energi yang lebih terjangkau bagi masyarakat di daerah terpencil, serta dapat mengurangi beban impor energi yang membebani perekonomian nasional.
Material perovskite merupakan senyawa kristal organik-anorganik dengan struktur kimia ABX3. A adalah kation organik atau anorganik, B adalah kation logam, dan X adalah anion halida (Kojima et al., 2009). Struktur kristal perovskite memiliki susunan oktahedral dengan kation B yang dikelilingi oleh enam anion X, membentuk jaringan tiga dimensi yang tersusun secara periodik (Lee et al., 2012). Salah satu keunggulan utama material perovskite adalah sifat ambipolar yang luar biasa, di mana material ini dapat mentransfer baik elektron maupun hole (lubang muatan positif) dengan mobilitas yang tinggi (Stranks et al., 2013).
Selain itu, perovskite juga memiliki koefisien penyerapan cahaya yang sangat besar, menjadikannya sangat menjanjikan untuk aplikasi sel surya (Jiang et al., 2018). Dengan memanipulasi komposisi kimia dan struktur kristal perovskite, para peneliti dapat mengoptimalkan sifat-sifat optik dan elektronik material ini untuk meningkatkan efisiensi konversi energi sel surya (Saliba et al., 2016).
Baca juga : Indonesia Minta Dewan Keamanan PBB Segera Bertindak
Gambar 1. Struktur kristal perovskite (A) dan diagram energi heterojunction perovskite/oksida logam (B) (Sumber: Sunghun, 2022).
Prinsip Kerja sel surya Perovskite
Sel surya perovskite bekerja berdasarkan prinsip photovoltaic effect. Energi foton dari cahaya matahari diserap oleh material perovskite dan menghasilkan pasangan elektron-hole (muatan positif dan negatif) (Snaith, 2013). Proses ini terjadi ketika foton cahaya matahari mengenai sel surya perovskite, foton tersebut akan diserap oleh material perovskite. Material perovskite terdiri dari lapisan kristal dengan struktur kimia ABX3, di mana A dan B adalah kation logam, dan X adalah anion (biasanya oksigen atau halogen) (Huang et al., 2017). Struktur ini memungkinkan material perovskite memiliki celah pita energi (bandgap) yang ideal untuk menyerap sebagian besar spektrum cahaya matahari dengan efisien.
Setelah foton diserap, energi foton tersebut akan mengeksitasi elektron dalam material perovskite, membuatnya terlepas dari ikatan atomnya dan meninggalkan lubang (hole) di tempatnya. Pasangan elektron-hole ini kemudian bergerak melalui material perovskite menuju lapisan transpor elektron dan lapisan transpor hole yang terletak di atas dan di bawah lapisan perovskite (Green et al., 2014). Setelah terpisah, muatan positif dan negatif kemudian diekstraksi melalui kontak listrik (elektroda) yang terhubung ke sirkuit eksternal. Elektron mengalir melalui elektroda negatif (katoda), sementara hole mengalir melalui elektroda positif (anoda). Aliran muatan ini menghasilkan arus listrik yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi seperti
Gambar 2. Koefisien absorpsi semikonduktor perovskite sebagai fungsi dari celah pita energi (Sumber: Green et al., 2014).
Sel surya perovskite menawarkan beberapa keunggulan signifikan dibandingkan teknologi sel surya konvensional. Pertama, sel surya perovskite memiliki potensi untuk mencapai efisiensi konversi energi yang sangat tinggi. Efisiensi sel surya perovskite telah meningkat secara dramatis dalam beberapa tahun terakhir, dengan rekor terbaru mencapai 25,7% di laboratorium (NREL, 2023). Angka ini sudah mendekati efisiensi sel surya silikon kristal tunggal yang merupakan teknologi sel surya paling maju saat ini. Kedua, sel surya perovskite memiliki biaya produksi yang jauh lebih rendah dibandingkan sel surya silikon. Material perovskite dapat disintesis dari bahan baku murah dan proses fabrikasi yang relatif sederhana, seperti pelapisan larutan atau penguapan vakum. Ketiga, sel surya perovskite memiliki fleksibilitas yang tinggi dalam fabrikasi, memungkinkan penerapan pada berbagai substrat dan geometri, seperti lapisan tipis pada permukaan yang fleksibel atau bangunan dengan bentuk tidak konvensional.
Meskipun sel surya perovskite menawarkan efisiensi tinggi dan biaya produksi yang lebih terjangkau dibandingkan dengan teknologi konvensional, ada sejumlah tantangan yang harus diatasi sebelum teknologi ini dapat dikomersialkan secara massal. Salah satu tantangan utama adalah masalah stabilitas, di mana sel surya perovskite rentan terhadap pengaruh lingkungan seperti udara, kelembapan, dan panas, yang dapat menyebabkan degradasi kinerja dan efisiensi yang cepat, membatasi aplikasi komersialnya (Berhe et al., 2020). Kekhawatiran juga timbul mengenai toksisitas bahan-bahan yang digunakan, seperti timbal dan senyawa organik tertentu (Babayigit et al., 2016), serta masalah skala produksi. Proses fabrikasi masih terbatas pada skala laboratorium dan belum sepenuhnya siap untuk produksi massal yang efisien dan terkendali (Park & Seok, 2019).
Baca juga : Garuda Operasikan 2 Penerbangan Kemanusian Ke Sudan Dan Palestina
Penelitian dan pengembangan sel surya perovskite terus berkembang pesat di seluruh dunia, dengan pencapaian-pencapaian baru yang terus memperbaiki efisiensi dan stabilitas. Pada tahun 2022, tim peneliti dari Universitas Oxford dan Universitas Cambridge melaporkan pencapaian efisiensi tertinggi untuk sel surya perovskite tanpa lapisan hole transport, mencapai 24,8% (Univeristy of Oxford, 2022).
Sementara itu, peneliti dari Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) berhasil mengembangkan sel surya perovskite dengan stabilitas operasional yang luar biasa, mampu mempertahankan 95% efisiensi awalnya setelah lebih dari 2.000 jam pengoperasian (KRICT, 2023). Di Indonesia sendiri, tim peneliti dari Institut Teknologi Bandung (ITB) dan Universitas Gadjah Mada (UGM) telah berhasil mengembangkan prototipe sel surya perovskite dengan efisiensi mencapai 22,5%, yang merupakan salah satu yang tertinggi di dunia (ITB & UGM, 2023). Pencapaian-pencapaian ini menunjukkan potensi besar sel surya perovskite untuk menjadi teknologi sel surya masa depan yang efisien, murah, dan berkelanjutan.
 |
Pencahayaan atau pengisian baterai (Stranks & Snaith, 2015).
Berhe, T. A., Su, W. N., Chen, C.-Y., Chen, C.-J., Pan, H.-A., Hsu, Y.-J., ... Wen, T.-C. (2020). A review on the stability of perovskite solar cells. Journal of Materials Chemistry A, 8(3), 1142–1166. https://doi.org/10.1039/c9ta09102k
Baca juga : Dampak Negatif Perkembangan Teknologi Digital: Tercabutnya Etika & Budaya Lokal
Babayigit, A., Thanh, T. L., Ethirajan, A., Manca, J., & Boix, P. P. (2016). Perovskite solar cells: From the atomic level to film quality and stability to architecture. Advances in Energy Materials, 6(5), 1501807. https://doi.org/10.1002/aenm.201501807
Cheung, S. H., Zang, T., Zhang, M., White, T. P., Brown, P. R., & Poxson, D. J. (2019). Superior environmental stability of metal-halide perovskites through low-temperature vacuum deposition. ACS Energy Letters, 4(4), 899–905. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b00456
Powered by Froala Editor
Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News
Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.