Sebagian besar panel surya yang menutupi atap, ladang, dan gurun dunia saat ini memiliki bahan yang sama: silikon kristal.Bahannya terbuat dari polysilicon mentah, dibentuk menjadi wafer dan disambungkan ke sel surya, perangkat yang mengubah sinar matahari menjadi listrik.Baru-baru ini, ketergantungan industri pada teknologi tunggal ini telah menjadi kewajiban.Hambatan rantai pasokanmelambatinstalasi surya baru di seluruh dunia.Pemasok polisilikon utama di wilayah Xinjiang China —dituduh menggunakan kerja paksa dari Uighur— sedang menghadapi sanksi perdagangan AS.
Untungnya, silikon kristal bukan satu-satunya bahan yang dapat membantu memanfaatkan energi matahari.Di Amerika Serikat, para ilmuwan dan produsen bekerja untuk memperluas produksi teknologi solar telluride kadmium.Cadmium telluride adalah sejenis sel surya "film tipis", dan, seperti namanya, jauh lebih tipis daripada sel silikon tradisional.Hari ini, panel menggunakan telluride kadmiummemasok sekitar 40 persendari pasar skala utilitas AS, dan sekitar 5 persen dari pasar tenaga surya global.Dan mereka mendapat manfaat dari angin sakal yang dihadapi industri surya yang lebih luas.
"Ini adalah waktu yang sangat fluktuatif, terutama untuk rantai pasokan silikon kristal pada umumnya," kata Kelsey Goss, seorang analis riset surya untuk kelompok konsultan energi Wood Mackenzie.“Ada potensi besar bagi produsen telluride kadmium untuk mengambil lebih banyak pangsa pasar di tahun mendatang.”Terutama, katanya, karena sektor telluride kadmium sudah meningkat.
Pada bulan Juni, produsen surya First Solar mengatakan akan melakukannyaberinvestasi $680 jutadi pabrik surya telluride kadmium ketiga di barat laut Ohio.Ketika fasilitas tersebut selesai, pada 2025, perusahaan akan dapat membuat panel surya senilai 6 gigawatt di area tersebut.Itu cukup untuk memberi daya sekitar 1 juta rumah di Amerika.Perusahaan surya lain yang berbasis di Ohio, Toledo Solar, baru-baru ini memasuki pasar dan membuat panel telluride kadmium untuk atap perumahan.Dan pada bulan Juni, Departemen Energi AS dan Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, atau NREL,meluncurkan program $ 20 jutauntuk mempercepat penelitian dan mengembangkan rantai pasokan kadmium telluride.Salah satu tujuan dari program ini adalah membantu melindungi pasar tenaga surya AS dari kendala pasokan global.
Para peneliti di NREL dan First Solar, sebelumnya bernama Solar Cell Inc., telah bekerja sama sejak awal 1990-an untuk mengembangkanteknologi telurida kadmium.Kadmium dan telluride masing-masing adalah produk sampingan dari peleburan bijih seng dan pemurnian tembaga.Sementara wafer silikon dihubungkan bersama untuk membuat sel, kadmium dan telluride diaplikasikan sebagai lapisan tipis — sekitar sepersepuluh dari diameter rambut manusia — ke panel kaca, bersama dengan bahan penghantar listrik lainnya.First Solar, kini 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 membutuhkan lebih sedikit bahan daripada pendekatan berbasis wafer.Teknologi film tipis juga cocok untuk digunakan pada panel fleksibel, seperti yang menutupi ransel atau drone atau diintegrasikan ke dalam fasad dan jendela bangunan.Yang penting, panel film tipis bekerja lebih baik dalam suhu panas, sedangkan panel silikon bisa menjadi terlalu panas dan menjadi kurang efisien dalam menghasilkan listrik, katanya.
Tetapi silikon kristal 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 daripada teknologi telluride kadmium, meskipun celahnya menyempit. Panel silikon yang diproduksi secara industri saat ini dapat mencapai efisiensi sebesar18 sampai 22 persen, sementara First Solar melaporkan efisiensi rata-rata 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 sangat didorong oleh teknologi termurah.”
Silikon kristal harganya sekitar $0,24 hingga $0,25 untuk menghasilkan setiap watt tenaga surya, yang lebih kecil dari pesaing lainnya, katanya.First Solar mengatakan tidak lagi melaporkan biaya per watt untuk memproduksi panel telluride kadmiumnya, hanya biaya yang telah "menurun secara signifikan" sejak 2015 - ketika perusahaanbiaya yang dilaporkan sebesar $0,46 per watt— dan terus turun setiap tahun.Ada beberapa alasan relatif murahnya silikon.Polysilicon bahan baku, yang juga digunakan di komputer dan telepon pintar, lebih banyak tersedia dan lebih murah daripada pasokan kadmium dan telluride.Karena pabrik untuk panel silikon dan komponen terkait telah meningkat, biaya keseluruhan pembuatan dan pemasangan teknologi telah menurun.Pemerintah Cina juga sangatdidukung dan disubsidisektor surya silikon negara itu - sedemikian rupa sehinggasekitar 80 persenrantai pasokan manufaktur solar dunia sekarang berjalan melalui China.
Turunnya biaya panel telah mendorong ledakan tenaga surya global.Selama dekade terakhir, total kapasitas tenaga surya terpasang 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,berdasarkanBadan Energi Terbarukan Internasional.Amerika Serikat menyumbang sekitar sepertujuh dari total dunia, dan surya sekarangsalah satu sumber terbesarkapasitas listrik baru dipasang di AS setiap tahun.
Biaya per watt telluride kadmium dan teknologi film tipis lainnya juga diperkirakan akan menyusut seiring berkembangnya manufaktur.(Kata Surya Pertamabahwa ketika fasilitas Ohio yang baru dibuka, perusahaan akan memberikan biaya per watt terendah di seluruh pasar tenaga surya.) Tetapi biaya bukanlah satu-satunya metrik yang penting, seperti yang diperjelas oleh masalah rantai pasokan industri dan masalah tenaga kerja.
Mark Widmar, CEO First Solar, mengatakan ekspansi perusahaan senilai $680 juta yang direncanakan adalah bagian dari upaya yang lebih besar untuk membangun rantai pasokan mandiri dan "memisahkan" industri surya AS dari China.Meskipun panel telurida kadmium tidak menggunakan polisilikon apa pun, First Solar merasakan tantangan lain yang dihadapi industri ini, seperti backlog yang disebabkan oleh pandemi di industri perkapalan maritim.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 menggunakan jalan raya dan rel kereta api untuk mengirimkan panelnya, bukan kapal kargo, kata Widmar.Dan program daur ulang perusahaan yang ada untuk panel surya memungkinkannya menggunakan kembali bahan berkali-kali lipat, semakin mengurangi ketergantungannya pada rantai pasokan asing dan bahan mentah.
Saat First Solar menghasilkan panel, para ilmuwan di perusahaan dan NREL terus menguji dan meningkatkan teknologi telluride 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.Array 12-panel dari panel telluride kadmium beroperasi pada 88 persen dari efisiensi aslinya, hasil yang kuat untuk panel yang berada di luar selama lebih dari dua dekade.Degradasi “sejalan dengan apa yang dilakukan sistem silikon,” menurut rilis NREL.
Mansfield, ilmuwan NREL, mengatakan tujuannya bukan untuk menggantikan silikon kristal dengan telluride kadmium atau membuat satu teknologi lebih unggul dari yang lain.“Saya pikir ada tempat untuk mereka semua di pasar, dan mereka masing-masing memiliki aplikasinya,” katanya.“Kami ingin semua energi beralih ke sumber terbarukan, jadi kami benar-benar membutuhkan semua jenis teknologi yang berbeda ini untuk memenuhi tantangan itu.”
Waktu posting: Sep-17-2021