post

Mengetsa Pola Sederhana pada Panel Surya Meningkatkan Penyerapan Cahaya hingga 125%, Studi Menunjukkan

Panel surya menawarkan potensi besar untuk menjauhkan lebih banyak orang dari listrik yang dihasilkan dari pembakaran batu bara. Inovasi baru yang dirancang oleh para ilmuwan menghasilkan lebih dari dua kali lipat jumlah cahaya. Ini lebih banyak daripada yang ditangkap oleh sel surya konvensional.

Dalam sebuah studi baru, tim ilmuwan dari Inggris, Portugal, dan Brasil menemukan penemuan menarik. Mereka menggores pola garis kisi yang dangkal dalam desain papan catur pada sel surya. Hal ini dapat meningkatkan arus yang dihasilkan oleh kristal silikon (c-Si) sebanyak mungkin. 125 persen.

“Kami menemukan trik sederhana untuk meningkatkan penyerapan sel surya yang ramping,” jelas peneliti fotovoltaik Christian Schuster dari University of York.

“Penyelidikan kami menunjukkan bahwa ide kami sebenarnya menyaingi peningkatan penyerapan dari desain yang lebih canggih. Sekaligus menyerap lebih banyak cahaya jauh di dalam bidang dan lebih sedikit cahaya di dekat struktur permukaan itu sendiri.”

Hingga saat ini, upaya serupa menggunakan desain kisi sederhana hanya menghasilkan sedikit keuntungan. Khususnya dalam penyerapan sinar matahari, kata tim.

Struktur

Hal ini menyebabkan perubahan struktural yang lebih rumit secara teoritis. Belum lagi semua jenis desain berbasis surya alternatif, termasuk panel anti-surya, alga pemanen cahaya, dan sel surya transparan.

Sementara setiap penemuan adalah kemajuan sahnya sendiri menuju dunia yang kurang. Pada akhirnya tidak bergantung pada bahan bakar fosil. Schuster dan timnya mengatakan suatu pendapat bagus. Perubahan yang sangat sederhana pada teknologi sel surya yang ada dapat secara signifikan meningkatkan kemampuan manusia. Kemampuan kita untuk memperoleh tenaga dari Matahari.

Mereka tidak melihat desain struktural baru berdasarkan tekstur alami atau algoritma komputasi. Para peneliti malah berfokus pada mengidentifikasi pertimbangan teoritis inti. Apa yang memungkinkan pola yang dioptimalkan untuk penyebaran dan difraksi sinar matahari?

Tujuan mereka adalah membuat sel surya menyerap lebih banyak energi. Hal ini dilakukan dengan menjebak lebih banyak sinar matahari, sementara memantulkan lebih sedikit dari dirinya sendiri.

Pemodelan mereka menunjukkan bahwa garis-garis kisi, yang disusun dalam struktur periodik acak-acak sederhana mengoptimalkan kinerja “domain fotonik”: wilayah. Ini terjadi dalam struktur fotonik di mana elemen difraksi dasar disusun secara berkala dalam mode satu dimensi.

Dalam sebuah eksperimen, tim tersebut mensimulasikan kinerja domain fotonik berpola kotak-kotak. Kotak ini terbuat dari lempengan silikon kristal dengan ketebalan hanya 1 mikrometer. Beberapa kali lebih tipis dari sehelai sutra jaring laba-laba. Lalu membandingkannya dengan jenis desain sel surya lainnya. diantaranya adalah sel planar polos, garis kisi vertikal, garis bersilang, dan lain-lain.

Pola

Hasilnya menunjukkan papan catur dengan rotasi acak. Dari unit berulangnya menghasilkan lebih banyak arus daripada sel yang bersaing. Dan menghasilkan sekitar 125 persen sebanyak sel surya konvensional tanpa desain garis kisi.

Selain itu, karena kesederhanaannya yang melekat, tim mengatakan desain papan catur bisa lebih mudah dibuat. Terutama pada skala industri, dan juga lebih kuat daripada pola sel surya berstruktur nano yang lebih kompleks.

“Aturan desain kami memenuhi semua aspek yang relevan dari perangkap cahaya untuk sel surya. Ini membuka jalan bagi struktur difraksi yang sederhana, praktis, namun luar biasa. Apalagi dengan potensi dampak di luar aplikasi fotonik,” kata Schuster.

“Desain ini menawarkan potensi untuk lebih mengintegrasikan sel surya ke dalam bahan yang lebih tipis dan fleksibel. Karena itu menciptakan lebih banyak kesempatan untuk menggunakan tenaga surya di lebih banyak produk.”

Para peneliti mengakui bahwa hasil model mereka mungkin memberikan hasil yang kurang mengesankan di dunia nyata. Setelah langkah-langkah fabrikasi diterapkan, tergantung pada bahan tertentu yang digunakan untuk membuat dan membungkus sel. Mengubah kedalaman etsa atau ukuran lempengan juga akan berpengaruh.

Namun, tim mengatakan prinsip desain yang mereka tunjuk di sini dapat menyebabkan dampak positif dalam desain sel surya. Di bidang terkait juga bergantung pada fungsi fisik yang mengganggu. Contohnya seperti difraksi cahaya, seperti pelindung kebisingan akustik, panel pemecah angin. , permukaan anti selip, dan lainnya.

Selanjutnya, ada keuntungan lain membuat sel surya tipis dengan desain papan catur. Efektivitas biaya sumber daya yang digunakan untuk pembuatan sel bisa menjadi 10 kali lipat, pikir tim.

“Pada prinsipnya, kami akan mengerahkan tenaga surya 10 kali lebih banyak dengan jumlah bahan penyerap yang sama,” kata Schuster.

“Sel surya sepuluh kali lebih tipis dapat memungkinkan perluasan cepat fotovoltaik. Ini juga meningkatkan produksi listrik surya, dan sangat mengurangi jejak karbon kita.”

Penemuan ini dilaporkan di Optica.