science world · this is college

Tentang Tesis Saya #1 (Sekilas tentang Teknologi Sel Surya)

Lagi pengen banget nulis sesuatu tapi nggak ada peristiwa atau pikiran khusus untuk dibagi. Jadi mumpung masih segar dalam ingatan, saya bagi-bagi cerita aja tentang topik penelitian tesis saya yaa..

Basa-basi dulu

Saya menempuh pendidikan S-2 di National Taiwan University of Science and Technology, Taipei, Taiwan; sebuah kampus kecil di tengah kota. Saya mengambil (jurusan) Graduate Institute of Applied Science and Technology, di bawah bimbingan Prof. Ruei-San Chen. Eh saya belum pernah cerita ya betapa super duper ultra great baiknya beliau? Haha, kapan-kapan deh ya. Prof. RS Chen ini konsentrasi penelitiannya adalah di optical and electrical properties of nanostructures. Nanostructures-nya beliau ya material semikonduktor. Menariknya, Prof. RS Chen memiliki kerja sama dengan laboratorium yang lebih besar di kampus sebelah, dengan lebih banyak mahasiswa internasional juga, sehingga saya dikirim sebagai part-time research assistant ke sana: ke laboratorium-nya Dr. KH Chen dan Dr. LC Lin. Dr. Chen dan Dr. Lin ini adalah sepasang suami-istri yang mengelola tim penelitian bersama. Dr. Chen adalah wakil direktur Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica (sejenis LIPI kalo di Indonesia) dan Dr. Lin adalah direktur Center for Condensed Matter Sciences, National Taiwan University (sejenis lembaga penelitian dalam kampus). Keduanya merupakan lulusan Harvard University di bidang Applied Physics.

Di lab yang dikelola oleh mereka berdua, yaitu Advanced Material Laboratory, penelitiannya beragam sekali, namun semuanya berhulu pada material growth, device fabrication, and material characterization. Ketiga hulu penelitian tersebut berhilir pada beragam aplikasi, di antaranya adalah supercapacitor, CO2 reduction, hydrogen evolution, RRAM memory, biosensor, thermoelectric, photocatalyst, solar cell, graphene, dan lain masih banyak lagi. Saya memilih topik solar cell (sel surya) semata karena dua alasan: sejak dulu saya tertarik dengan bidang energi terbarukan dan karena hanya solar cell-lah yang terdengar familiar bagi saya (saat itu) πŸ˜†

a44a2657
AML big family πŸ˜€ yes, i’m the only muslim girl πŸ˜†

Sekilas tentang solar cell

Mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak (juga gas dan batubara) sudah bukan hal baru lagi bagi kita, mengingat terbatas dan semakin menipisnya sumber energi tak-terbarukan itu. Solusinya tentu saja adalah dengan mengganti haluan kita kepada sumber-sumber energi terbarukan, seperti matahari, angin, air, pasang-surut air laut, panas bumi, biomassa, dll. Namun kendalanya adalah, energi yang dihasilkan oleh sumber-sumber terbarukan tersebut masih sangat terbatas dan kurang kompatibel dengan sistem yang sudah lazim digunakan sekarang. Di samping itu, harga yang mahal namun tidak dibarengi dengan tingginya efisiensi maupun jangka waktu penggunaan membuat sumber energi terbarukan masih belum begitu populer. Di antara berbagai macam sumber energi terbarukan, solar cell (sel surya) atau solar panel (panel surya) merupakan teknologi yang sudah dirintis sejak lama dan paling berkembang hingga saat ini.

Ada banyak sekali jenis solar cell. Secara umum, teknologi solar cell dibagi menjadi tiga generasi:

  1. First generation solar cell (sel surya generasi pertama); mencakup silikon bersaudara, mulai dari crystalline silicon, multicrystalline silicon, amorphous silicon, dsb. Generasi pertama ini yang teknologinya paling maju dan beredar paling luas di pasaran. Saking terkenalnya generasi pertama ini, begitu mendengar solar cell, benak kita akan otomatis terhubung ke silicon solar cell, padahal solar cell nggak cuma berbahan silikon aja lho. Dalam laboratorium, efisiensi solar cell jenis ini sudah mencapai ~40%, namun setelah dibawa ke industri, efisiensinya hanya tinggal sekitar ~25% saja. Meskipun begitu, generasi inilah yang masih memegang rekor sebagai solar cell berefisiensi paling tinggi. Kekurangan solar cell generasi ini adalah production cost-nya yang sangat besar, menghabiskan energi yang besar dalam proses pembuatan, dan proses pembuatannya sendiri membutuhkan teknologi tinggi. Secara ringkas, solar cell generasi pertama ini efisiensinya tinggi tapi mahal.
  2. Second generation solar cell (sel surya generasi kedua); adalah solar cell berbasis film tipis (thin-film based). Film tipis di sini maksudnya, dengan ketebalan berorde mikrometer saja kita sudah bisa membuat solar cell. Kalau kamu melihat foto-foto solar cell yang bisa dilipat, digulung, dan dibawa saat camping atau ke mana-mana, nah itu termasuk solar cell generasi kedua ini. Material utama yang sudah diproduksi secara luas adalah CIGS dan CdTe, namun popularitasnya masih belum mengalahkan silikon. Dalam laboratorium, efisiensinya dapat mencapai ~22%, namun setelah difabrikasi ke industri, efisiensinya tinggal ~11% saja. Meskipun dari segi efisiensinya masih kalah dari generasi pertama, generasi kedua ini proses pembuatannya relatif lebih murah dibanding generasi pertama (tapi tetep aja mahal dan berteknologi tinggi sih, hehe). Namun, CIGS dan CdTe mengandung elemen yang mulai langka dan bersifat racun (toxic) sehingga produksi dalam jumlah besar sangat tidak dianjurkan. Oleh karena itu, sebagian ilmuwan berusaha mengganti elemen langka dan bersifat toxic dengan elemen yang lebih melimpah dan tidak bersifat toxic, seperti CZTS. CZTS belum diproduksi secara massal.
  3. Third generation solar cell (sel surya generasi ketiga); disebut juga emerging photovoltaic karena baru ditemukan tidak sampai dua dekade yang lalu namun dari segi efisiensi sudah bisa mengejar dengan sangat cepat. Dye-sensitized solar cell (DSSC), quantum dot, organic photovoltaic, adalah beberapa di antara sel surya generasi ketiga. Di antara ketiga generasi, generasi ketiga ini yang usianya paling muda, efisiensinya (masih) paling rendah, namun paling murah dan ramah lingkungan.

Gambar berikut meringkas semua jenis solar cell yang telah dikembangkan sekaligus perkembangannya dari tahun ke tahun. Silakan dicek πŸ˜€

solarcellresearch

Saya meneliti solar cell jenis apa? Jawabannya adalah CZTS πŸ˜€Β  tentang mengapa yang dipilih adalah CZTS, sampai bagaimana proses pembuatan dan proses uji dan karakterisasinya, akan saya bahas di postingan berikutnya. Jangan ke mana-mana πŸ˜† πŸ˜† πŸ˜†

organic-solar-cell
sumber: http://www.businesskorea.co.kr/sites/default/files/field/image/organic%20solar%20cell.jpeg

PS: Mohon maaf jika kalimat saya dalam menjelaskan sangat tidak baku dan seperti ngobrol biasa, karena memang di sini saya sedang bercerita, bukan memberi kuliah atau menulis laporan. Saya juga tidak mencantumkan banyak data-data karena saya tidak memakai rujukan alias membuka-buka textbook ketika menuliskannya. Apa yang saya sampaikan di sini adalah sebatas kepala saya mengingatnya. Hehehe v(^.^)

Iklan

2 thoughts on “Tentang Tesis Saya #1 (Sekilas tentang Teknologi Sel Surya)

**Silakan Berkomentar~! ^.^

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s