Kombinasi Teknologi Fotovoltaik dan Batere Mulai Digunakan Sebagai Salah Satu Solusi Menurunkan Konsumsi dan Tagihan Listrik di Jepang

Beberapa bulan lagi sekitar bulan Juni-Agustus, Jepang akan mengalami musim panas. Sudah menjadi tradisi bahwa konsumsi listrik pada musim panas akan meningkat secara tajam terutama karena kebutuhan penggunaan air conditioner diberbagai tempat, baik rumah, kantor, mall, bahkan di kereta sekalipun. Dengan di non-aktifkannya beberapa reaktor nuklir akibat bencana Fukushima, pemerintah Jepang harus mencari cara untuk mensuplai kebutuhan listrik yang tinggi ini dengan memerhatikan keamanan masyarakat tapi juga suplai yang stabil. Kombinasi antara sistem fotovoltaik dan teknologi batere menjadi sangat menarik karena batere bisa menyimpan listrik yang dihasilkan oleh fotovoltaik pada waktu siang hari, dan ketika matahari sudah tenggelam listrik yang tersimpan bisa digunakan. Menjadi lebih menarik lagi krena di Jepang sistem ini sudah terintegrasi dengan jaringan listrik nasional, sehingga listrik dari jaringan bisa disimpan dibatere disamping memaksimalkan sistem Feed-In-Tariff (FIT) nasional sehingga tagihan listrik konsumen bisa ditekan.

Tarif listrik di Jepang menggunakan sistem Time-of-Use (TOU), yaitu sistem tarif yang berbeda tergantung waktu, berbeda dengan sistem tarif konvensional yang flat sepanjang waktu. Gambar 1 dibawah menunjukan tarif (TOU) dari Tokyo Electric Power Company (TEPCO) dan juga FIT untuk rumah yang memasang sistem fotovoltaik. Dengan skema tersebut, konsumen bisa mengurangi tagihan listrik mereka dengan strategi seperti berikut,

• Membeli dan menyimpan listrik dari jaringan pada jam-jam off-peak (11 pm – 7 am) seharga ¥11.82/kWh [US $0.12]
• Menjual listrik yang dihasilkan dari fotovoltaik ke jaringan dengan tarif FIT seharga ¥38.0/kWh [US $0.38]
• Menggunakan listrik dari fotovoltaik pada siang hari, jikta tidak membayar  ¥30.77 (10 am – 5 pm) [US $0.31] dan menggunakan listrik yang tersimpan di batere antara jam 7 sampai jam 10 am dan antara jam 5 sampai jam 11 , jika tidak membayar ¥25.2/kWh [US $0.25

Dengan sistem ini, konsumen bisa membli listrik pada saat harga terendah, dan juga bisa menjual pada harga tertinggi. Strategi ini diilustrasikan pada Gambar 2.

Gambar 1. Tarif listrik TEPCO dan juga FIT dalam fungsi waktu

Gambar 2. Strategi penghematan tagihan listrik dengan menggunakan kombinasi sistem PV dan batere

Untuk mensokong hal ini, para produsen fotovoltaik di Jepang seperti Panasonic, Kyocera, dan Sharp mulai menawarkan paket lithium-ion batere dengan modul fotovoltaik. Sebagai contoh Kyocera telah merilis lithium-ion batere untuk home konsumen terbesar di Jepang dengan kapasitas 14.4 kWH yang dijual seharga ¥4.45million [US $43,784], yang memungkinkan suplai listrik ke alat-alat elektronik seperti kulkas, TV, komputer sampai 24 jam. Untuk mendistribusikan produknya ini, mereka berkerja sama dengan Rakuten, yang merupkan situs belanja online terbesar di Jepang, dan menawarkan paket polycrystalline silikon fotovoltaik dan lithium battery pada harga yang relatif terjangkau. Mereka menawarkan beberapa paket tergantung dari kapasitasnya mulai dari harga ¥2.94 million ($29,730)  dengan sistem 2.28 kW sampai ¥4.168 million ($42,153) dengan sistem 6.27-kW .

Untuk mengatasi biaya investasi yang besar diawal oleh konsumen, salah satu perusahaan yaitu One Energy Corp. juga menawarkan pembelian angsuran perbulan dari mulai ¥3,045 ($31) sampai ¥5,145 ($52) perbulan dengan biaya gratis diawal (zero upfront payment).

Skema penghematan listrik dengan cara kombinasi fotovoltaik dan batere ini menunjukan bahwa dengan regulasi dan dukunganyang baik dari pemerintah, win-win solution bisa didapatkan dari pihak konsumen maupun produsen.

*Sumber: diadaptasi dan diterjemahkan secara bebas dari http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2013/05/fighting-blackouts-japan-residential-pv-and-energy-storage-market-flourishing?cmpid=WNL-Wednesday-May15-2013

2013 Material Research Society (MRS) Spring Meeting – Hari 4

Improvement of Cu2ZnSnSe4 Based Solar Cells Back Contact with an Interfacial ZnO Nanolayer: Impact on Devices Efficiency (Fairbrother, Catalonia Institute for Energy Research (IREC), Barcelona, Spain)

• Pada pembentukan kesterite, tekanan uap dari S(Se) dan temperature tinggi dibutuhkan untuk membentuk material dengan ukuran grain yang besar. Namun biasanya menyebabkan pembentukan lapisan MoS(e) yang tebal.
• Dengan melapiskan diffusion barrier seperti TiN bias menghambat pembentukan lapisan MoS(e) yang tebal
• Pada penelitian ini, ZnO dengan tebal 5-20 nm dicoba dilapiskan diatas Mo
• Sputtering dari Sn/Cu/Zn metal untuk mebentuk CZTSe
• Adanya nanolayer dari ZnO tidak membantu pengurangan ketebalan dari MoS(e) tetapi efisiensi dari sel surya meningkat. Kemungkinan dikarenakan akumulasi Na di interface ketika ada ZnO dan pembentukan Na2SeO3
• Efisiensi meningkat dari 2.5% tanpa ZnO menjadi 6% dengan 10 nm ZnO

 

Cu2ZnSnS4 Devices from a Reactive Sputtering and Anneal Route (Charlotte Platzer-Bjorkman, Uppsala University, Sweden)

• Fabrikasi CZTS dilakukan dengan reactive sputtering dari Cu, Zn, dan Sn dan aliran dari H2S gas ketika deposisi
• Hilangnya Sn dan S ketika proses pendinginan menjadi masalah
• Kemudian mereka mencoba proses dengan dua tahap yaitu  deposisi terlebih dahulu Cu, Zn. Dan Sn precursor, kemudian annealing di tube furnace dengan Ar pressure 350 mbar dan temperature 560C dalam 3 menit
• Dengan metoda ini efisiensi meningkat dari 4.1% menjadi 7.2%

 

Investigation of Quantum Dot Solar Cell Device Performance (NS Beattie, Northumbria University, UK)

• Intermediate band solar cell diprediksi akan melampaui limit teoritis efisiensi sels surya single band ga yaitu 33%
• Umumnya pad asels urya konvensional, satu photon berkontribusi terhadap satu gabungan elekron-hole, namun absorpsi dua photon bisa terjadi dengan adanya intermediate band
• Sub band gap ini berkontribusi terhadap photocurrentxternal quantum efficiency (EQE) dengan menangkap photon sub band gap
• Pengaplikasian quantum dot bisa meningkatkan E
• Efisiensi 3% berhasil dicapai dengan sel surya quantum dot InAs dan GaAs p-i-n

 

Correlations between Photoluminescence and Device Performance of PbS Quantum Dot Solar Cells (Gao, NREL, USA)

• Efisiensi tertinggi dari sel surya quantum dot sampai saat ini yaitu 7% dengan struktur sel surya ITO/ZnO nanokristal/PbS nanokristal/Au
• Keuntungan dari sel surya quantum dot yaitu fabrikasinya menggunakan larutan dan dilakukan pada suhu dan kondisi ruang
• Photoluminiscence yang baik pada quantum dot berbanding lurus dnegan pada sel surya
• Struktur sel surya mereka yaitu ITO/ZnO/PbS/MoO3/metal dan efisiensiensinya 6%
• Mereka menggunakan dip coating untuk fabrikasi lapisan quantum dot

 

PVD of thin Copper Sulfide (Cu2S) Films for Photovoltaic Applications (Siol, Technische Universität Darmstadt)

• Sel surya dengan struktur Cu2S/CdS telah mencapai efisiensi 11%
• Namun penelitian mengenai material ini menurun drastis akibat dari ketidak stabilan sel surya krena degradasi Cu2S dan difusi ion Cu ke CdS
• Pada penelitian ini mereka memfabrikasi sel surya dgn struktur Au/Cu2O/Cu2S/ZnO/AZO
• Morfologi material masih sangat buruk

 

SnS as an Earth Abundant Solar Absorber: A Coupled Theoretical and Experimental Investigation (Vidal, NREL)

• Band gap msih belum pasti apakah direct atau indirect
• Sn vacancy adalah penyebab doping p-type dan mempunyao energy pembentukan yang rendah pada kondisi Sulfur-rich
• Kondisi Sn-rich sangat merugikan potensi sel surya krena memudahkan pembentukan deep defect seperti Sn antisite dan S vacancy

 

2013 Material Research Society (MRS) Spring Meeting – Hari 3

Atom probe study of Cu2ZnSnSe4 thin film solar cells prepared by Co-evaporation and post-deposition annealing (T. Schwarz, Max Planck Institute, Germany)

• Karaterisasi dengan atom probe memungkinkan analisis elemental pada skala nano, skitar 50 nm
• Fabrikasi CZTSe dilakukan dengan coevaporation Cu, Zn, Sn, dan Se. Temperatur substrat dijaga konstan pada 320C, dan dilanjutkan dengan selenisasi memakai tube furnace pada 500C
• Dengan atom probe dimunngkinkan untuk mendeteksi keberadaan ZnSe dengan mapping distribusi elementalnya
• Pada ZnSe terdeteksi juga Cu dan Sn
• ZnSe dapat mengakibatkan tingginya aktivitas rekombinasi dan juga penghambat aliran electron
• Terdeteksi juga segregasi Na di interface antara CZTSe/ZnSe

 

Effects of growth conditions on compositional gradients and secondary phases in CZTSe films deposited by co-evaporation (D.M. Bishop, Institute of energy conversion Delaware, USA)

• Coevaporation dari Cu,Zn,Sn, dan Se
• SnSe mudah hilang ketika sintesis dan setelah deposisi CZTSe berakhir
• Pada temperature 500C, vapor pressure SnSe 4×10^-4 torr
• Pada permulaan deposisi, SnSe hilang paling mudah
• KOmposisi Zn lebih banyak pada area mendekati back contact
• Vapor pressure dari SnSe drop ketika bekerja pada temperature lebih rendah seperti 300C
• Sintesis CZTSe dengan menggunakan temperature 300C terlebih dahulu kemudian 500C, ZnSe menjadi lebih terdistribusi dan efisiensi sel surya mencapai 6.4%

 

Is it possible to grow and identify thin films of phase pure kesterite semiconductor? (P.J. Dale, University of Luxembourg)

• Divais dengan efisiensi tinggi tidak berfasa tunggal
• ZnSe mempunyai band gap 2.7 eV dan bisa berada di permukaan, bulk, atau dekat dengan back contact
• Pembentukan MoSe2 mempunyai energi pembentukan negative
• Mereka mencoba juga elektrodeposisi metal dengan urutan struktur Mo/Cu/Sn/Cu/Zn dan Mo/Cu/Sn/Zn kemudian  dilakukan proses pre-annealing untuk membentuk alloy
• Preannealing dari sampel Mo/Cu/Sn/Cu/Zn membentuk campuran alloy lapisan bilayer CuSn dan CuZn, sedangkan dari sampel Mo/Cu/Sn/Zn membentuk campuran columnar CuSn dan CuZn
• Selenisasi pada bilayer alloy membentuk struktur Mo/Cu+Cu6Sn5/ZnSe, sedangkan pada columnar alloy membentuk Mo/ZnSe+Cu+Cu6Sn5 yang lebih terdistribusi merata
• Sel surya dari columnar alloy mempunyai efisiensi 5.8%
• JUmlah fraksi molar ZnSe di film berkorelasi dengan Jsc dari sel surya tapi tidak dengan Voc. Jsc semakin berkurang dengan semakin besarnya fraksi molar ZnSe
• Raman spektroskopi dengan menggunakan laser pada blue excitation dapat mendeteksi ZnSe
• Pada EQE, ZnSe bisa dideteksi pada region 2.6 eV dan 3.2 eV, dengan menggunakan normalized EQE
• HCl terkonsentari bias menghilangkan ZnSe tetapi berakibat buruk terhadap sel surya
• ZnSe menghambat aliran electron dan berfungsi sebagai filter optic

 

Microstructural characterization of high-efficiency Cu2ZnSn(S,Se)4 thin films solar cells prepared from solution precursors (Qijie Guo, Du Pont,USA)

• Digunakan nanopartikel baik quartenary, binary, atau ternary nanopartikel sebagai precursor
• Selenisasi dilakukan menggunakan pellet Se dalam graphite box
• Struktur bilayer CZTSe selalu terbentuk setelah proses selenisasi

 

Semiconductor Materials for photoelectrochemical water splitting: metal oxides or non oxides (H. Wang, NREL, USA)

• Target dari system PEC yaitu efisiensi setidaknya 10% dan ketahanan minimal 10 tahun
• Untuk produksi hydrogen dengan kombinasi fotovoltaik untuk elektrolisis, jika efisiensi fotovoltaik 12% dengan efisiensi elektrolisis sebesar 65%, makan solar to hydrogen (STH) efisiensinya adalah 7.8%
• Sistem PEC memungkinkan reduksi harga yang signifikan
• Band gap untuk ideal material pada PEC yaitu 1.6 atau 1.7 eV tetapi tidak lebih dari 2.2 eV dan juga band gap levelnya harus melingkupi energy potensial reduksi dan oksidasi air
• Metal oksida mempunyai band gap yang lebar, ada mismatch dari level band gap, dan efisiensinya rendah
• Untuk alternative solusi mengatasi band gap mismatch, maka beberapa peneliti membuat system tandem metal oksida
• Sebagai contoh tandem solar cell dari Gratzel, Domen, dan Lewis
• Metal oksida mempunyai stabilitas yang tinggi
• COntohn dari non oksida yang potentsial yaitu GaAs dan GaInP2
• Walaupun efisiensi tandem GaAs dan GaInP2 dikombinasikan dengan PV sudah mencapai 12.4% namun stabilitasnya sangat rendah
• Kemungkinan permukaan GaInP2 harus di lapisi agar stabil

 

Semiconductor nanowires for artificial photosynthesis (Peidong Yang, Univ. Berkeley)

• Sistem fotosintesis buatan memungkinkan konversi dan penyimpanan energy pada waktu yang sama
• Disain tandem mengharuskan penggunaan ohmic contact diantara photocathode dan photoanode
• Problem utama ada di photoanode krena sampai saat ini photocurrent dan photovoltage sangat rendah

 

Engineered CuInSe_xS_2-x quantum dots for high-efficiency solar cells (H. McDaniel, Los Alamos laboratory)

• Quantum dot solar cell yang terefisien saat ini menggunakan PbS dan ZnO
• Penelitian ini bertujuan menggabungkan kelebihan dari DSSC yaitu teknik produksinya yang murah dan kelebihan dari sel surya thin film yaitu efisiensinya yang tinggi
• Struktur dari sel surya FTO/TiO2/QuantumDot/electrolyte/CuxS/FTO
• Efisiensi sel surya lebih dari 5%

 

 

 

 

 

2013 Material Research Society (MRS) Spring Meeting – Hari 2

Critical material challenges in solar to hydrogen production technologies (Eric Miller,Department of Energy, USA)

• Clean energy patent index menunjukan bahwa patent mengenai fuel cell memimpin dengan 950 paten pada 2011 disusul oleh paten-paten mengenai teknologi surya
• Dua Negara teratas yang aktif mengkomersialisasikan teknologi fuel cell yaitu USA dan Jepang
• Methane steam reforming masih menjadi metoda yang paling banyak digunakan untuk memproduksi H₂ untuk komersil
• Harga fuel cell selalu semakin turun dan sekarang dalam kisaran 43 dollar/kwH. Target harga agar fuel cell bias kompetitif dengan bahan bakar fosil yaitu 30 dollar/kWh
• Portofolio dari teknologi preduksi H₂ di USA yaitu untuk optimalisasi dari methane steam reforming (jangka pendek), produksi berbasis biomass (jangka menengah), dan produksi dari penggunaan sinar matahari seperti water splitting (jangka panjang)
• Banyak cara untuk memproduksi H₂ menggunakan energy surya yaitu thermolysis, electrolysis, dan photolysis.
• Efisiensi yang realistic dari produksi H₂ untuk skala industri menggunakan elektrolisis oleh sel surya yaitu 26%
• Efisiensi yang realistic dari produksi H₂ untuk skala industri menggunakan teknologi water splitting (Photoelectrochemical (PEC) yaitu 10%

 

The challenge of finding new absorber materials for thin film solar cells (Andreas Klein, Darmstadt University of Technology)

• Faktor-faktor yang bias menjadi penghambat suatu material menjadi kandidat sebagai fotoabsorber yaitu:

- absorbansi cahaya yang lemah seperti material indirect band gap atau forbidden transition

- Short circuit sperti pinhole atau fasa sekunder

- kualitas dari material tersebut seperti carrier lifetime dan diffusion length

- alignment dari level energy band gap nya

-kualitas permukaan dengan material n-type nya seperti rekombinasi

• Tin sulphide (SnS) mempunyai energy band gap 1.3 eV dan di prediksi mempunyai arus density (Jsc) teoritis sebesar 30 mA/cm2.
• Cu2O, Cu2S, SnS dan Bi2S3 mempunyai band alignment yang cocok tetapi sangat rentan terhadap efek pinning dari level energy band-gapnya
• Apabila terjadi pinning pada Fermi level maka kualitas sel suryanya tergantung dari doping density nya
• Alasan terjadi Fermi level pinning yaitu konsentrasi tinggi dari “deep donor” atau “deep acceptors”
• Ferme level pinning menjadi problem dari beberapa material yang berpotential tersebut, sehinnga evaluasi dari kualitas material tersebut sangat penting
• Fermi level dari SnS pinning sebesar 0.5 eV diatas valnce band maximum (VBM)

 

Functional oxide thin films for new generation solar cells: using atmospheric Atomic Layer Deposition (ALD) (Munoz-rojas, University of Cambridge)

• Konsep kerja ALD mirip Chemical Vapor Deposition (CVD) tetapi penumbuhan lapisannya sequiential atau lapis per lapis
• Keuntungan dari ALD yaitu tebal lapisan bisa dengan mudah dikontrol dan juga material berkualitas tinggi bias disintesis pada temperature rendah.
• Kekurangan dari ALD yaitu prosesnya sangat lambat dan juga membutuhkan kondisi vacuum
• Atmospheric ALD yang didesain grup riset ini memungkinkan proses terjadi pada kondisi atmosfer
• Beberapa material kulitas tinggi Cu2O, TiO2 untuk aplikasi pada sel surya tlah berhasi disintesa dan terbukti meningkatkan performansi dari sel surya tersebut dibandingkan dengan fabrikasi konvensional

 

The effect of high temperature reaction of Cu-In-Ga metallic precursors on the formation of Cu(In,Ga)(Se,S)₂ (Dominik Berg, Institut of Energy Conversion, University of Delaware, USA)

• Proses pada temperatur tinggi mempunyai keuntungan untuk meningkatkan homogeneity dari gallium dan juga mingkatkan ukuran dari grain
• Pada proses sintesis yang dilakukan grup ini, digunakan proses selenisasi pada temperature 400C oleh gas H2Se, diikuti oleh pemanasan pada atmosfir Ar dan juga sulfurisasi pada 540C oleh H2S.
• Pembentukan intermetallic Cu₉Ga₄ sangat penting untuk sintesis
• Proses sulfurisasi pada temperature yang lebih tinggi yaitu 650C mampu meperbesar ukuran grain dan juga meminimalisasi adanya void.
• Namun efisiensi tertinggi dicapai ketika sulfurisasi dilakukan pada temperature 540C
• Tidak ada perbedaan yang signifikan pada depth profile dari CIGSe yang disintesa pada berbagai temnperatur, namun ketika temperature dinaikan, konsentari sodium (Na) pada CIGSe menjadi berkurang
• Berkurangnya Na ini bias menjadi penyebab dari turunnya efisiensi saat temperature tinggi digunakan

 

Detailed Phase Behavior of CuGaIn/Se Precursors during the Rapid Thermal Annealing (Kim, Yeungnam university, Korea)

• Selenisasi dari lapisan precursor sangat potensial untuk fabrikasi high quality CIGSe, biasanya selenisasi dilakukan pada temperature 400C
• Pada ekserimen ini urutan fabrikasi lapisannya yaitu Mo/CuGa/In/Se
• Tebal dari amorphous selenium adalah 5 mikrometer
• Ketika precursor dipanaskan pada temperature 250C, amorphous selenium menjadi kristal kemudian meleleh dan menjadi amorphous kembali. Pada temperature ini indium yang pad awalnya meleleh menjadi terkristal kembali
• Pada pemanasan di temperature 500C, semua lapisan selenium menguap dan film menjadi mixture dari CuSe, InSe, dan CISe
• Ketebalan dari selenium semakin berkurang dengan naiknya temperature sampai 500C
• Pada temperature 550C, reaksi pembentukan CIGS selesai

 

Future prospects of electrochemical solar cells for next generation photovoltaics (Prof segawa, University of Tokyo, Jepang)

• Contoh dari electrochemical solar cell yaitu dye-sensitized solar cell (DSSC) dan turunannya yaitu polymer sensitized solar cell (PSSC) dan quantum dot sensitized solar cell (QDSSC)
• Keuntungan dari DSSC yaitu stabil terhadap fluktuasi cahaya
• Saat diiluminasi dengan intensitas cahaya yang rendah, efisiensi DSSC relative stabil, berbeda dengan sel surya silicon yang efisiensinya berfluktuasi terhadap intensitas cahaya
• Tantangan dari riset DSSC yaitu mengmebangkan divais dengan efisiensi sel lebih dari 15% dan efisiensi modul lebih dari 10%
• Untuk pengembangan DSSC, dibutuhkan dye baru yang bias menyerap cahaya ke daerah near infra red
• Pada PSSC, larutan elektrolit yang umumnya digunakan pada DSSC diganti oleh conjugated polymer
• DSSC bias juga digunakan untuk menyimpan energi dengan menambahkan platinum mesh dan secondary battery sehingga bias bekerja pada kondisi gelap

 

Characterization of earth abundant Cu₂Zn(Sn_yGe_1-y)(S_xSe_1-x)₄ solar cells ( Charles hages, Purdue university, USA)

• Sel surya yang difabrikasi menggunakan tinta nanokristal (nanocrystal ink)
• Dengan teknik ini, CZTSSe dengan efisiensi 8.4% berhasil dicapai, sedangkan untuk CIGSSe efisiensinya adalah 14.2%
• Namun energy band gap nya terlalu rendah maka mereka mencoba menambahkan germanium (Ge) di sistemnya
• Efisiensi tertinggi didapat dengan 30%Ge denngan band gap 1.19 eV dan efisiensi 9.4%
• Alloying dengan Ge meningkatkan carrier lifetime dari absorber

 

Correlation between Electrical, Optical and Physical Properties of Cu₂ZnSnSe₄ Solar Cells ( G. Brammertz,IMEC Belgium)

• Sputtering bertahap dari Sn, Cu, dan Zn, kemudian di annealing dalam dengan aliran H2Se pada tmperatur 450 sampai 500C selama 5 sampai 30 menit
• Divais terbaik didapat dengan , pada 450C selama 15 menit
• Efisiensi total area 7.5% dan untuk active area 9.4%
• KOmposisi Cu/(Zn+Sn)=0.78 dan Zn/Sn=1.28
• Terdapat korelasi antara ratio Zn/Sn dan doping density. Kemungkinan karena adanya Zn atau Sn defect
• Defect ini berpengaruh terhadap nilai Voc dan carrier lifetime
• Selama sintesis, Zn dan Sn menguap
• Umumnya selenisasi pada temperature rendah menghasilkan divais dengan efisiensi tinggi karena pengupan sangat dominan pada temperature tinggi

 

Compositional Dependence of Charge Carrier Transport inCZTS Solar Cells (J. Just, Helmholtz Zentrum Berlin, HZB, Germany)

• Co-evaporation dari Cu, ZnS, Sn dan S
• Tiga sampel dengan ratio yang berbeda disintesis, Cu-poor, sedikit Cu-poor, dan Cu-rich
• Sampel dikarakterisasi dengan EBIC (Electron Beam Induced Current)
• Sample dengan Cu-poor mempunyai space charge region yang paling lebar, skitar 200 nm
• Divais dengan Cu-poor mempunyai efisiensi sebesar 5.2%, sedikit Cu-poor dengan 0.4%, dan Cu-rich dengan 0.64%
• Keberadaan secondary phases dideteksi dengan XANES
• Ratio Cu/Sn sangat penting diketuai untuk mengetahu pembentukan ZnS

 

High Performance CZTSSe: Device Physics and Material Challenges (O. Gunawan, IBM, USA)

• Untuk sel surya CIGSe, efisiensi dengan menggunakan material berband gap lebih dari 1.1 eV biasanya menjadi berkurang. Namun untuk CZTSSe relative stabil terhadap band gap
• Mereka mempunyai system solar simulator yang mengintegrasikan pengukuran I-V dan C-V
• Problem paling utama dari sel surya CZTSSe yaitu rendahnya Voc (membutuhkan peningkatan ~50%), dan fill factor (membutuhkan peningkatan 20%). Untuk Jsc sudah sebanding dengan CIGSe (skitar ~2%)
• CZTSSe mempunyai spike band alignment dengan CdS
• Efisiensi dari CZTSSe kolaps pada pengkuruan suhu rendah dan frekuensi tinggi pada C-V
• CZTSSe mempunyai konstanta dielektrik yang rendah sehingga melipatgandakan semua defect

 

Chalcogenide as PEC  material (Gaillardu, Univ. Hawaii)

• Hibrid system dari chalcogenide dan amorphous silicon
• Keuntungan: material dengan kualitas PV (arusfoto yang tinggi), sudah dalam fabrikasi missal, dan munkgin untuk alloying
• CuGaSe 2 mempunyai band gap yang paling besar untuk CIGSe dengan 1.68 eV
• Tantangan untuk tandem: band gap energy terlalu rendah, menghailkan photovoltage yang sangat rendah, dan VBM terlalu jauh dari potential oksidasi H2O
• Dibutuhkan material dngan band gap 2.0 eV
• Untuk material compound I-III-VI2, golongan III menentukan CBM dan golongan I-VI menentukan VBM
• Sehingga mereka mengembangkan Cu(In,Ga)S2 dengan variasi band gap antara 2.0 eV sampai 2.4 eV
• Dibanding CuGaSe2, CuGaS2 mempunyai kenaikan fotovoltage

2013 Material Research Society (MRS) Spring Meeting – Hari 1

Kebetulan saya mendapatkan kesempatan berpartisipasi di 2013 Material Research Society (MRS) Meeting di San Francisco, USA dari 1 April sampai 5 April.Event ini merupakan pertemuan peneliti atau akademisi dari seluruh dunia yang bergerak dibidang material dan diselenggarakan dua kali dalam setahun, spring meeting dan fall meeting. Event ini dibagi menjadi banyak symposium yang berjalan parallel dengan berbagai topik mulai dari material untuk energy (sel surya, fuel cell, bioenergi, dll), nanoteknologi dan nanosains, biomaterial, material superkonduktor, dan lain lain, total 56 simposium. Pada hari ke-2 saya akan mempresentasikan penelitian doctoral saya dalam bentuk poster dengan judul “Thin Film Solar Cells Based on Cu2ZnSnS4 and Cu2ZnSnSe4 Prepared by Electrodeposition Routes”.

Poster penelitian saya di 2013 MRS Spring Meeting

 

Banyak penelitian-penelitian yang menarik di event ini baik presentasi oral atau powerpoint maupun poster, dan saya ingin membaginya di blog ini untuk bahan pembelajaran sya dan juga apabila ada yang tertarik. Karena presentasi-presentasi yang sudah dan akan saya dengarkan lebih ke bidang yang saya minati yaitu sel surya dan nanoteknologi untuk energi maka yang akan sharing jga presentasi-presentasi di topik-topik tersebut. Agar lebih mudah dibaca maka saya membuat rangkuman presentasinya dengan poin-poin. Sebagian perbendaharaan kata yang digunakan mungkin hanya dimengerti bagi yang berkecimpung di dunia material, maka silakan tanyakan langsung saja apabila ingin penjelasan lebih jauh.

 

Theoretical Aspects of Photovoltaics and Photosynthesis (M.K. Nikiforov- Argonne National Laboratory, USA) (Tutorial on Artificial Photosynthesis and Photovoltaic)

• Sinar matahari dapat dirubah menjadi energy kimia atau energy listrik. Energi kimia yaitu dengan proses fotosintesis alami pada tumbuhan dan fotosintesis buatan dengan menggunakan rekayasa material. Energi listrik yaitu dengan penggunaan sel surya.
• Spektrum sinar matahari sangat tidak uniform dan paling kuat pada cahaya tampak
• Efisiensi dari system water splitting untuk mememcah air (H2O) menjadi H2 dan O2 menggunakan sel surya mencapai 11%.
• Pada system sel surya, variasi intensitas cahaya yang datang bisa digunakan untuk memahami mekanisme rekombinasi pada sel tersebut.
• Prof. Nocera dari MIT, USA telah mengembangkan “daun buatan” yang dianalogikan mampu melakukan fotosintesa untuk mengkonversi energy surya menjadi energy kimia dengan membuat tandem dari beberapa sel surya dengan material yang mempunyai lebar energy yang berbeda-beda

 

Colloidal metal nanocrystal shape control, symmetry breaking, and niche applications (Prof. Younan Xia-Georgia Institute of Technology) (Fred Kavli Distinguished Lectruship in Nanoscience)

• Ukuran dari nanokristal suatu material mempengaruhi karakteristik optik material tersebut. Sebagai contoh, untuk nanopartikel emas, semakin besar ukuran dari nanokristal maka keaktifan optiknya akan semakin bergeser semakin mendekati daerah cahaya infrared.
• Bentuk dari nanokristal juga mempengaruh karakteristik optik suatu material. Bentuk nanokristal yng kotak, sperikal, tetrahedral, segitiga semua mempunyai karakteristik optik yang berbeda walaupun materialnya sama.
• Nanokristal metal dapat diaplikasikan sebagai katalis heterogenous untuk katalis converter pada automobile. Material yang umum digunakan yaitu nanopartikel platinum.
• Tantangan dalam mensintesis nanopartikel suatu material adalah bagaimana mebuatnya berukuran homogeny.
• Capping agent yang berbeda dalam sintesis nanokristal akan mempengaruhi bentuk dari partikelnya.

 

bersambung ke hari 2………

Pemerintah Sepakati Harga Listrik Tenaga Matahari

Sumber:Antara Foto

 

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA — Pemerintah akhirnya menetapkan harga pembelian listrik dari pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Listrik dari energi matahari itu disepakati akan dibeli PT Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebesar 25 sen dolar AS per kilowatt hour (kWh).

Keputusan feed in tariff (FIT) PLTS ini diketok dalam rapat koordinasi dengan Kementerian Perekonomian. “Harga ini sesuai dengan usulan kami,” kata Dirjen Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi (EBTKE) Kementerian ESDM Rida Mulyana pada Republika, Ahad (10/3).

Aturan resmi yang mengatur ketatapan tarif ini bakal segera diterbitkan. Ia menuturkan kemungkinan besar aturan terbit akhir Maret mendatang.

Menurutnya, tarif ini akan berlaku tetap hingga masa kontrak 20 tahun setelah perjanjian jual beli listrik antara PLN dan produsen ditandatangani. Bisa saja harga turun secara bertahap setelah perjanjian berakhir.

Penetapan FIT PLTS dilakukan guna mendukung program bauran energi untuk membangkitkan listrik. Penggunaan BBM sebagai energi pembangkit listrik membuat anggaran yang dikeluarkan melonjak mengingat harga minyak terus naik.

Harga minyak yang mencapai 100 dolar AS lebih, membuat biaya yang dikeluarkan terus melonjak. Dari data Badan Pemeriksa Keuangan (BPK) di 2009 hingga 2010 misalnya, inefisiensi PLN akibat penggunaan BBM mencapai Rp 37,6 triliun.

Kepala Divisi Energi Terbarukan PLN Mochammad Sofyan menegaskan perusahaan siap membeli listrik surya sesuai dengan harga yang dibuat pemerintah. “FIT adalah penugasan. Jadi harus diikuti,” katanya.

Ia pun memandang dari segi tarif, penetapan 25 sen dolar AS lebih murah, dibanding pembelian listrik dari diesel (BBM). Di mana harganya bisa mencapai 35 hingga 40 sen dolar AS.

Namun ia menekankan soal stabilitas pasokan yang harus benar-benar dijaga. “Karena PLTS ini keandalannya juga tergantung dengan grid PLN. Harus cari lokasi yang terdekat dengan transmisi PLN,” jelasnya.

Hingga kini, porsi energi baru terbarukan sebagai energi pembangkit listrik PLN masih minim. Di 2012 lalu, energi pembangkit listrik dari energi terbarukan hanya berasal dari dua komponen. Yakni panas bumi dengan kontribusi lima persen dan air enam persen.

Sedangkan sisanya masih berasal dari energi non-terbarukan. BBM misalnya mendominasi hingga 15 persen sementara gas 24 persen dan batu bara 50 persen.

Di 2013 ini pun, komposisi energi terbarukan tak begitu signifikan. Malah panas bumi dan air hanya ditargetkan lima persen. Sisanya BBM 10 persen, gas 23 persen serta batu bara 57 persen.

Grafik perkembangan rekor efisiensi berbagai teknologi sel surya

Berapa besar sebenarnya efisiensi tertinggi sel surya saat ini? NREL melalui situs http://www.nrel.gov/ncpv/ mengupdate secara periodik rekor-rekor efisiensi dari berbagai teknologi sel surya.

Apabila ingin tau perkembangan efisiensi tertinggi terbaru berbagai teknologi sel surya di dunia, kita bisa rutin mengecek situs http://www.nrel.gov/ncpv/ dan mengunduh file “Research Cell Efficiency Records”. NREL mengupdate secara periodik efisiensi tertinggi dari masing-masing teknologi sel surya. Sebagai contoh grafik dibawah saya unduh 11 Maret 2013, dan efisiensi tertinggi dari seluruh teknologi yang ada dipegang oleh perusahaan Solar Junction (44.0%) dengan teknologi multijunction sel surya nya.

Grafik efisiensi berbagai teknologi sel surya. (Gambar:NREL) Data tanggal 11 Maret 2013.

Infografik fakta fotovoltaik dari PV magazine

 

 

 

Heliatek berhasil mengembangkan sel surya tandem organik dengan effisiensi tertinggi 10.7%

Heliatek, perusahaan fotovoltaik yang berbasis di German, berhasil mengembangkan sel surya organik dengan efisiensi tertinggi didunia saat ini 10.7%. 

Menurut Heliatek, kunci dari peningkatan efisiensi dari sel surya organik ini yaitu penggunaan oligomer, yaitu sejumlah unit kecil dari monomer berbeda dengan polimer yang mengandung polimer yang tak terbatas, yang disintesis dilab Heliatek . Heliatek juga perusahaan pertama didunia yang menggunakan deposisi vakum oligomers pada temperature rendah untuk proses manufaktur roll-to-roll (gulungan substrat). Rekor sel surya ini menggunakan jenis tandem dimana menggunakan dua material berbeda sebagai penyerap cahaya dengan karakteristik peneyerapan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Efisiensi tertinggi tersebut didapatkan dengan luas area sel surya sebesar 1.1 cm2, dan saat ini Heliatek sedang mengembangkan perluasan teknologi ini ke tahap massal.

Generasi Teknologi Fotovotaik. Heliatek fokus pada pengembangan fotovoltaik generasi ketiga (Organik). (Gambar : Heliatek.com)

*Sumber : http://www.heliatek.com

Top 10 Produsen Fotovoltaik Dunia di 2011

Lux research, salah satu perusahaan konsultan teknologi yang berbasis di Amerika, beberapa waktu yang lalu mengeluarkan daftar top 10 perusahaan produsen fotovoltaik dunia terbesar sepanjang tahun 2011. Berikut daftarnya,

Nama perusahaan	Negara	% Produksi modul global	Produksi modul di 2011 (MW)
First Solar	USA	7	2.001
Suntech Power	Cina	6,5	1.866
Yingli Green Energy	Cina	5,5	1.554
Trina Solar	Cina	4,9	1.395
Canadian Solar	Cina	4,8	1.363
Sharp	Jepang	4,1	1.155
Hanwa Solar One	Cina/Korea Selatan	2,9	825
Jinko Solar	Cina	2,8	782
LDK Solar	Cina	2,7	774
SolarWorld	Jerman	2,7	767

*Sumber : Lux Research