Sebagian besar panel surya yang menutupi atap, ladang, dan gurun di seluruh dunia saat ini menggunakan bahan yang sama: silikon kristal. Bahan tersebut, yang terbuat dari polisilikon mentah, dibentuk menjadi wafer dan disambungkan ke sel surya, perangkat yang mengubah sinar matahari menjadi listrik. Akhir-akhir ini, ketergantungan industri pada teknologi tunggal ini telah menjadi semacam beban. Hambatan rantai pasokansedang melambatpemasangan panel surya baru di seluruh dunia. Pemasok polisilikon utama di wilayah Xinjiang, Tiongkok —dituduh menggunakan kerja paksa dari warga Uighur— menghadapi sanksi perdagangan AS.
Untungnya, silikon kristal bukanlah satu-satunya bahan yang dapat membantu memanfaatkan energi matahari. Di Amerika Serikat, para ilmuwan dan produsen berupaya memperluas produksi teknologi surya kadmium telurida. Kadmium telurida adalah jenis sel surya "lapisan tipis", dan, seperti namanya, sel ini jauh lebih tipis daripada sel silikon tradisional. Saat ini, panel yang menggunakan kadmium teluridapasokan sekitar 40 persendari pasar skala utilitas AS, dan sekitar 5 persen dari pasar tenaga surya global. Dan mereka akan diuntungkan dari hambatan yang dihadapi industri tenaga surya yang lebih luas.
"Ini adalah waktu yang sangat tidak stabil, terutama untuk rantai pasokan silikon kristal secara umum," kata Kelsey Goss, analis riset surya untuk grup konsultan energi Wood Mackenzie. "Ada potensi besar bagi produsen kadmium telurida untuk mengambil lebih banyak pangsa pasar di tahun mendatang." Terutama, katanya, karena sektor kadmium telurida sudah mulai berkembang.
Pada bulan Juni, produsen solar First Solar mengatakan akanberinvestasi $680 jutadi pabrik tenaga surya kadmium telurida ketiga di Ohio barat laut. Ketika fasilitas tersebut selesai, pada tahun 2025, perusahaan tersebut akan dapat membuat panel surya berkapasitas 6 gigawatt di area tersebut. Itu cukup untuk memberi daya pada sekitar 1 juta rumah di Amerika. Perusahaan tenaga surya lain yang berbasis di Ohio, Toledo Solar, baru-baru ini memasuki pasar dan membuat panel kadmium telurida untuk atap rumah tinggal. Dan pada bulan Juni, Departemen Energi AS dan Laboratorium Energi Terbarukan Nasionalnya, atau NREL,meluncurkan program senilai $20 jutauntuk mempercepat penelitian dan mengembangkan rantai pasokan kadmium telurida. Salah satu tujuan program ini adalah membantu melindungi pasar tenaga surya AS dari kendala pasokan global.
Para peneliti di NREL dan First Solar, yang sebelumnya disebut Solar Cell Inc., telah bekerja sama sejak awal tahun 1990-an untuk mengembangkanteknologi kadmium telurida. Kadmium dan telurida masing-masing merupakan produk sampingan dari peleburan bijih seng dan pemurnian tembaga. Sementara wafer silikon disambungkan bersama untuk membuat sel, kadmium dan telurida diaplikasikan sebagai lapisan tipis — sekitar sepersepuluh diameter rambut manusia — ke kaca, bersama dengan bahan penghantar listrik lainnya. First Solar, yang kini menjadi produsen film tipis terbesar di dunia, telah memasok panel untuk instalasi surya di 45 negara.
Teknologi ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan silikon kristal, kata ilmuwan NREL Lorelle Mansfield. Misalnya, proses lapisan tipis membutuhkan lebih sedikit bahan daripada pendekatan berbasis wafer. Teknologi lapisan tipis juga sangat cocok untuk digunakan dalam panel fleksibel, seperti panel yang menutupi ransel atau drone atau diintegrasikan ke dalam fasad dan jendela bangunan. Yang terpenting, panel lapisan tipis berkinerja lebih baik dalam suhu panas, sementara panel silikon dapat menjadi terlalu panas dan menjadi kurang efisien dalam menghasilkan listrik, katanya.
Namun silikon kristal memiliki keunggulan di area lain, seperti efisiensi rata-ratanya — yang berarti persentase sinar matahari yang diserap panel dan diubah menjadi listrik. Secara historis, panel silikon memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada teknologi kadmium telurida, meskipun kesenjangannya semakin menyempit. Panel silikon yang diproduksi secara industri saat ini dapat mencapai efisiensi18 hingga 22 persen, sementara First Solar telah melaporkan efisiensi rata-rata sebesar 18 persen untuk panel komersial terbarunya.
Namun, alasan utama silikon mendominasi pasar global relatif sederhana. "Semuanya bermuara pada biaya," kata Goss. "Pasar tenaga surya cenderung sangat didorong oleh teknologi termurah."
Silikon kristalin menghabiskan biaya sekitar $0,24 hingga $0,25 untuk memproduksi setiap watt daya surya, yang lebih murah dibandingkan pesaing lainnya, katanya. First Solar mengatakan tidak lagi melaporkan biaya per watt untuk memproduksi panel kadmium tellurida, hanya saja biaya telah “menurun secara signifikan” sejak 2015 — ketika perusahaanbiaya yang dilaporkan sebesar $0,46 per watt— dan terus menurun setiap tahun. Ada beberapa alasan mengapa silikon relatif murah. Bahan baku polisilikon, yang juga digunakan dalam komputer dan telepon pintar, lebih banyak tersedia dan murah daripada persediaan kadmium dan telurida. Karena pabrik untuk panel silikon dan komponen terkait telah ditingkatkan, biaya keseluruhan untuk membuat dan memasang teknologi tersebut telah menurun. Pemerintah Tiongkok juga telah sangatdidukung dan disubsidisektor surya silikon negara ini — sedemikian rupa sehinggasekitar 80 persenrantai pasokan manufaktur tenaga surya dunia kini berjalan melalui China.
Penurunan biaya panel telah mendorong maraknya penggunaan panel surya secara global. Selama dekade terakhir, total kapasitas pemasangan panel surya di dunia telah meningkat hampir sepuluh kali lipat, dari sekitar 74.000 megawatt pada tahun 2011 menjadi hampir 714.000 megawatt pada tahun 2020.menurutBadan Energi Terbarukan Internasional. Amerika Serikat menyumbang sekitar sepertujuh dari total energi dunia, dan tenaga surya sekarangsalah satu sumber terbesarkapasitas listrik baru yang dipasang di AS setiap tahun.
Biaya per watt kadmium telurida dan teknologi film tipis lainnya juga diperkirakan akan menyusut seiring perluasan produksi.Kata Solar Pertamabahwa ketika fasilitas barunya di Ohio dibuka, perusahaan akan memberikan biaya per watt terendah di seluruh pasar tenaga surya.) Namun, biaya bukanlah satu-satunya metrik yang penting, karena masalah rantai pasokan dan masalah tenaga kerja industri saat ini memperjelas.
Mark Widmar, CEO First Solar, mengatakan rencana ekspansi perusahaan senilai $680 juta adalah bagian dari upaya yang lebih besar untuk membangun rantai pasokan yang mandiri dan "memisahkan" industri surya AS dari Tiongkok. Meskipun panel kadmium telurida tidak menggunakan polisilikon apa pun, First Solar telah merasakan tantangan lain yang dihadapi industri ini, seperti penumpukan pesanan yang disebabkan oleh pandemi di industri pengiriman laut. Pada bulan April, First Solar memberi tahu investor bahwa kemacetan di pelabuhan Amerika menghambat pengiriman panel dari fasilitasnya di Asia. Peningkatan produksi AS akan memungkinkan perusahaan untuk menggunakan jalan raya dan rel kereta api untuk mengirimkan panelnya, bukan kapal kargo, kata Widmar. Dan program daur ulang perusahaan yang ada untuk panel suryanya memungkinkannya untuk menggunakan kembali bahan berkali-kali, yang selanjutnya mengurangi ketergantungannya pada rantai pasokan dan bahan baku asing.
Saat First Solar memproduksi panel, para ilmuwan di perusahaan dan NREL terus menguji dan meningkatkan teknologi kadmium telurida. Pada tahun 2019, para mitramengembangkan pendekatan baruyang melibatkan “doping” bahan film tipis dengan tembaga dan klorin untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi. Awal bulan ini, NRELmengumumkan hasilnyadari uji lapangan selama 25 tahun di fasilitas luar ruangannya di Golden, Colorado. Rangkaian panel kadmium telurida yang terdiri dari 12 panel beroperasi pada 88 persen dari efisiensi aslinya, hasil yang kuat untuk panel yang telah berada di luar ruangan selama lebih dari dua dekade. Degradasi "sejalan dengan apa yang terjadi pada sistem silikon," menurut rilis NREL.
Mansfield, ilmuwan NREL, mengatakan tujuannya bukanlah untuk mengganti silikon kristal dengan kadmium telurida atau menjadikan satu teknologi lebih unggul dari yang lain. “Saya pikir semuanya punya tempat di pasar, dan masing-masing punya aplikasinya sendiri,” katanya. “Kami ingin semua energi beralih ke sumber terbarukan, jadi kami benar-benar butuh semua jenis teknologi ini untuk memenuhi tantangan itu.”
Waktu posting: 17-Sep-2021