Sekelompok peneliti telah mengembangkan suatu metode untuk membuat sel surya yang sangat efisien menggunakan kawat nano semikonduktor. Jika ini ditempatkan di atas sel surya berbasis silikon tradisional, maka berpeluang melipatgandakan efisiensi sel surya silikon saat ini dengan biaya yang jauh lebih rendah. Mengintegrasikan produk ini di atas sel silikon berpotensi meningkatkan efisiensi sel surya hingga 40% – yang berarti efisiensinya dua kali lipat jika dibandingkan dengan sel surya silikon komersial saat ini.
Dalam beberapa tahun terakhir, disadari bahwa struktur kawat nano berpotensi meningkatkan efisiensi sel surya dibandingkan dengan sel surya planar standar, meskipun bahan yang digunakan lebih sedikit.
“Kami memiliki metode baru untuk menggunakan bahan gallium arsenide (GaAs) dengan cara yang sangat efektif melalui struktur nano, sehingga kami dapat membuat sel surya jauh lebih efisien dengan hanya menggunakan sebagian kecil dari bahan yang biasanya digunakan,” kata Anjan Mukherjee, pengembang utama teknik ini dari Universitas Sains dan Teknologi Norwegia (NTNU).
Gallium arsenide (GaAs) adalah bahan terbaik untuk membuat sel surya yang sangat efisien karena penyerapan cahaya dan karakteristik listriknya yang luar biasa. Biasanya digunakan untuk membuat panel surya, terutama untuk aplikasi di luar angkasa. Namun, komponen sel surya GaAs yang berkualitas tinggi cukup mahal untuk dibuat.
“Kelompok penelitian kami telah menemukan cara baru untuk membuat suatu sel surya dengan rasio daya per berat ultra tinggi yang 10 kali lebih efisien daripada sel surya lainnya, dengan menggunakan GaAs dalam struktur kawat nano,” kata Helge Weman, seorang profesor di Jurusan Sistem Elektronik NTNU.
“Metode kami menggunakan struktur susunan kawat nano semikonduktor yang berdiri secara vertikal pada platform Si (silikon) yang murah dan menguntungkan industri untuk membuat kawat nano,” kata Weman.
“Jejak kecil dari struktur kawat nano memberikan manfaat tambahan, karena memungkinkan kualitas tinggi dalam kristal di kawat nano dan di antarmuka dengan silikon. Ini membantu meningkatkan kinerja sel surya,” kata Bjorn-Ove Fimland, seorang profesor di departemen yang sama.
Pengembangan teknologi ini dapat dilakukan secara langsung dan hemat biaya dengan investasi yang sesuai dan proyek R&D skala industri.
“Kami menumbuhkan kawat nano menggunakan metode yang disebut MBE (molecular beam epitaxy), yang bukan merupakan alat yang dapat menghasilkan bahan dalam volume tinggi. Namun, dimungkinkan untuk memproduksi sel surya berbasis kawat nano ini dalam skala besar dengan menggunakan alat berskala industri seperti MOCVD (metal organic vapor deposition),” kata Mukherjee.
Para peneliti mengatakan pendekatan mereka dapat disesuaikan sehingga kawat nano ditanam pada substrat yang berbeda, yang dapat membuka pintu untuk berbagai aplikasi lainnya.
“Kami sedang menjajaki pertumbuhan jenis struktur kawat nano ringan ini pada substrat dua dimensi yang tipis secara atomik seperti graphene. Ini dapat membuka peluang besar untuk menghasilkan sel surya yang ringan dan fleksibel yang dapat digunakan pada drone mandiri, mikro-satelit dan berbagai aplikasi luar angkasa lainnya,” kata Mukherjee.
Penelitian kelompok tersebut telah dipublikasikan di ACS Photonics.