Kebanyakan panel surya yang menutupi atap rumah, ladang, dan gurun saat ini menggunakan bahan yang sama: silikon kristal. Bahannya, terbuat dari polisilikon mentah, dibentuk menjadi wafer dan dihubungkan ke sel surya, perangkat yang mengubah sinar matahari menjadi listrik. Baru-baru ini, ketergantungan industri terhadap teknologi tunggal ini telah menjadi sebuah beban. Kemacetan rantai pasokansedang melambatinstalasi tenaga 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 bukan satu-satunya bahan yang dapat membantu memanfaatkan energi matahari. Di Amerika Serikat, para ilmuwan dan produsen berupaya memperluas produksi teknologi surya kadmium telurida. Kadmium tellurida adalah sejenis sel surya “film tipis”, dan, seperti namanya, sel ini jauh lebih tipis daripada sel silikon tradisional. Saat ini, panel menggunakan kadmium telluridepasokan sekitar 40 persendari pasar skala utilitas AS, dan sekitar 5 persen dari pasar tenaga surya global. Dan mereka akan mendapatkan manfaat dari tantangan yang dihadapi industri tenaga surya secara lebih luas.
“Ini adalah masa yang sangat fluktuatif, terutama bagi rantai pasokan silikon kristal secara umum,” kata Kelsey Goss, analis riset tenaga surya di grup konsultan energi Wood Mackenzie. “Ada potensi besar bagi produsen telurida kadmium untuk mengambil lebih banyak pangsa pasar di tahun mendatang.” Terutama, katanya, karena sektor telurida kadmium sudah meningkat.
Pada bulan Juni, produsen tenaga surya First Solar mengumumkan hal tersebutberinvestasi $680 jutadi pabrik tenaga surya kadmium telurida ketiga di barat laut Ohio. Jika fasilitas tersebut selesai dibangun, pada tahun 2025, perseroan mampu memproduksi panel surya senilai 6 gigawatt di kawasan tersebut. Jumlah tersebut 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 telurida kadmium untuk atap rumah tinggal. Dan pada bulan Juni, Departemen Energi AS dan Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, atau NREL,meluncurkan program senilai $20 jutauntuk mempercepat penelitian dan mengembangkan rantai pasokan kadmium telurida. Salah satu tujuan program ini adalah membantu mengisolasi pasar tenaga surya AS dari kendala pasokan global.
Para peneliti di NREL dan First Solar, yang sebelumnya bernama Solar Cell Inc., telah bekerja sama sejak awal tahun 1990an untuk mengembangkanteknologi kadmium telurida. Kadmium dan telurida masing-masing merupakan produk sampingan dari peleburan bijih seng dan pemurnian tembaga. Wafer silikon disambungkan untuk membuat sel, sedangkan kadmium dan telurida diaplikasikan sebagai lapisan tipis – sekitar sepersepuluh diameter rambut manusia – ke panel kaca, bersama dengan bahan penghantar listrik lainnya. First Solar, yang kini merupakan produsen film tipis terbesar di dunia, telah memasok panel untuk instalasi tenaga surya di 45 negara.
Teknologi ini memiliki keunggulan tertentu dibandingkan silikon kristal, kata ilmuwan NREL Lorelle Mansfield. Misalnya, proses film tipis memerlukan bahan lebih sedikit dibandingkan pendekatan berbasis wafer. Teknologi film tipis juga cocok untuk digunakan pada panel fleksibel, seperti panel yang menutupi ransel atau drone atau diintegrasikan ke dalam fasad bangunan dan jendela. Yang penting, panel film tipis berkinerja lebih baik pada suhu panas, sedangkan panel silikon bisa menjadi terlalu panas dan menjadi kurang efisien dalam menghasilkan listrik, katanya.
Namun silikon kristalin memiliki keunggulan di bidang 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 dibandingkan teknologi telurida kadmium, meskipun kesenjangannya semakin menyempit. Panel silikon yang diproduksi secara industri saat ini dapat mencapai efisiensi sebesar18 hingga 22 persen, sementara First Solar melaporkan efisiensi rata-rata sebesar 18 persen untuk panel komersial terbarunya.
Namun, alasan utama silikon mendominasi pasar global relatif sederhana. “Semuanya tergantung pada biayanya,” kata Goss. “Pasar tenaga surya cenderung didorong oleh teknologi yang paling murah.”
Silikon kristal berharga sekitar $0,24 hingga $0,25 untuk menghasilkan setiap watt tenaga surya, yang lebih murah dibandingkan pesaing lainnya, katanya. First Solar mengatakan pihaknya tidak lagi melaporkan biaya per watt untuk memproduksi panel telurida kadmium, hanya saja biayanya telah “menurun secara signifikan” sejak tahun 2015 – ketika perusahaan tersebutbiaya yang dilaporkan sebesar $0,46 per watt— dan terus menurun setiap tahunnya. Ada beberapa alasan mengapa silikon relatif murah. Bahan baku polisilikon, yang juga digunakan pada komputer dan telepon pintar, lebih banyak tersedia dan murah dibandingkan persediaan kadmium dan telurida. Seiring dengan perluasan pabrik panel silikon dan komponen terkait, biaya keseluruhan pembuatan dan pemasangan teknologi tersebut telah menurun. Pemerintah Tiongkok juga telah melakukan banyak haldidukung dan disubsidisektor tenaga surya silikon di negara ini — sedemikian rupasekitar 80 persenSebagian besar rantai pasokan manufaktur tenaga surya dunia kini dijalankan melalui Tiongkok.
Turunnya biaya panel telah mendorong ledakan tenaga surya global. Selama dekade terakhir, total kapasitas terpasang tenaga surya di dunia telah mengalami peningkatan 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 produksi dunia, dan tenaga surya saat ini sudah mencapai jumlah tersebutsalah 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 dengan berkembangnya produksi. (Kata Solar Pertamabahwa ketika fasilitas baru di Ohio dibuka, perusahaan akan memberikan biaya per watt terendah di seluruh pasar tenaga surya.) Namun biaya bukanlah satu-satunya metrik yang penting, seperti yang dijelaskan oleh masalah rantai pasokan industri dan masalah ketenagakerjaan saat ini.
Mark Widmar, CEO First Solar, mengatakan rencana ekspansi perusahaan senilai $680 juta adalah bagian dari upaya yang lebih besar untuk membangun rantai pasokan mandiri dan “memisahkan” industri tenaga surya AS dari Tiongkok. Meskipun panel telurida kadmium tidak menggunakan polisilikon apa pun, First Solar merasakan tantangan lain yang dihadapi industri ini, seperti simpanan yang disebabkan oleh pandemi dalam industri pelayaran maritim. Pada bulan April, First Solar mengatakan kepada investor bahwa kemacetan di pelabuhan Amerika menghambat pengiriman panel dari fasilitasnya di Asia. Peningkatan produksi AS akan memungkinkan perusahaan menggunakan jalan raya dan kereta api untuk mengirimkan panelnya, bukan kapal kargo, kata Widmar. Dan program daur ulang panel surya yang dimiliki perusahaan ini memungkinkan perusahaan untuk menggunakan kembali material berkali-kali lipat, sehingga semakin mengurangi ketergantungannya pada rantai pasokan dan bahan mentah asing.
Saat First Solar memproduksi panel, para ilmuwan di perusahaan tersebut dan NREL terus menguji dan meningkatkan teknologi telurida kadmium. 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 12 panel panel telurida kadmium beroperasi pada 88 persen dari efisiensi aslinya, sebuah hasil yang baik untuk panel yang berada di luar ruangan selama lebih dari dua dekade. Degradasi tersebut “sejalan dengan apa yang dilakukan sistem silikon,” menurut rilis NREL.
Mansfield, ilmuwan NREL, mengatakan tujuannya bukan untuk menggantikan silikon kristal dengan kadmium telurida atau menjadikan satu teknologi lebih unggul dari yang lain. “Saya pikir ada tempat untuk semuanya di pasar, dan masing-masing memiliki aplikasinya,” katanya. “Kami ingin semua energi disalurkan ke sumber terbarukan, jadi kami sangat membutuhkan semua jenis teknologi yang berbeda ini untuk menjawab tantangan tersebut.”
Waktu posting: 17 Sep-2021