Perubahan Iklim Ancam Efisiensi Panel Surya: Studi MIT Ungkap Dampaknya

• Peneliti MIT menyajikan proyeksi sederhana dampak perubahan iklim terhadap performa sel fotovoltaik silikon.
• Secara rata-rata, output sel fotovoltaik menurun 0,45 persen untuk setiap peningkatan satu derajat suhu.

Di abad ke-21, dua hal pasti akan terjadi: Bumi akan menjadi lebih panas dan penggunaan panel surya akan meningkat. Mengpertimbangkan dua faktor ini, timbul pertanyaan, bagaimana pemanasan global akan mempengaruhi produksi energi surya dalam beberapa dekade mendatang.

Karena sel fotovoltaik sensitif terhadap suhu, performa mereka terutama berdasarkan kondisi meteorologis lokal, seperti konsentrasi aeroso dan kandungan air di atmosfer. Performa teknologi fotovoltaik paling populer, silikon, berkurang dengan kenaikan suhu dan tingkat kelembaban.

Meskipun dampak kenaikan suhu terhadap performa sel surya telah dibahas dalam beberapa studi, proyeksi perubahan radiasi surya masih tidak pasti. Sekarang, peneliti di MIT telah menyajikan proyeksi sederhana dampak perubahan iklim terhadap performa sel fotovoltaik silikon di seluruh dunia.

Mereka menggunakan skenario Representative Concentration Pathway (RCP) 4.5 untuk menganalisis dampak instalasi fotovoltaik. Skenario ini memroyeksi emisi gas rumah kaca mencapai puncak pada 2040, dan peningkatan suhu global rata-rata (1,8 Kelvin) pada 2100.

Output Sel Surya Menurun Saat Mereka Semakin Panas

Panel surya terdiri dari beberapa unit yang lebih kecil yang disebut sel fotovoltaik. Sel ini bekerja dengan mengizinkan foton (dari sinar matahari) untuk menendang elektron bebas dari atom, menciptakan aliran arus listrik.

Saat melakukan ini, mereka juga menciptakan 'lubang' yang bermuatan positif dalam bahan, yang beralir ke arah yang berlawanan dengan elektron. Efisiensi sel tergantung pada seberapa cepat elektron merekombinasi dengan lubang. Semakin cepat mereka merekombinasi, semakin kecil outputnya karena itu mengeluarkan mereka dari konduksi band.

Tingkat rekombinasi proporsional dengan suhu. Ini berarti seiring pemanasan lingkungan eksternal, output panel surya menurun.

Saat suhu meningkat hampir di seluruh Bumi, efisiensi sel surya diharapkan menurun di mana-mana. Namun, beberapa wilayah akan lebih baik dari yang lain. Menurut peneliti, wilayah yang paling terpengaruh (buruk) adalah Asia Tengah, Afrika Selatan, dan Selatan Amerika Serikat.

Referensi: arXiv:1908.00622

Perhitungan menunjukkan bahwa, secara rata-rata, output sel fotovoltaik menurun 0,45 persen untuk setiap peningkatan satu derajat suhu. Output energi instalasi fotovoltaik silikon akan berkurang hampir 15 kWh/kWp, dengan beberapa wilayah mengalami kerugian hingga 50 kWh/kWp.

Peneliti juga membuat peta global untuk menampilkan tingkat perubahan output energi di setiap wilayah.

Perkiraan perubahan global output energi untuk instalasi fotovoltaik silikon di abad ke-21

Ini Hanya Angka Representatif

Peneliti menyebutkan bahwa tanda -0,45%/K hanyalah nilai representatif. Kemajuan dalam ilmu materi dapat secara signifikan mengubah angka-angka ini di masa depan.

Misalnya, bahan dengan bandgap yang lebih tinggi, seperti tellurida kadmium, memiliki penurunan output energi yang jauh lebih rendah. Jadi, instalasi surya di masa depan bisa lebih kuat terhadap perubahan suhu.

Baca: Sel Surya Dual-Layer Paling Efisien dengan Efisiensi 22,4%

Selain itu, pemanasan global bukan satu-satunya faktor yang akan mengurangi efisiensi sel surya. Variasi radiasi surya dan tingkat kelembaban, khususnya, akan mempengaruhi sinar matahari yang mencapai panel. Kita akan perlu mempertimbangkan semua faktor ini saat merencanakan sistem energi hijau dan terbarukan untuk masa depan.