Fotovoltaik surya (PV) merupakan sumber energi terbarukan yang penting dalam upaya melawan emisi karbon dioksida, yang sejalan dengan permintaan energi yang terus meningkat. Akan tetapi, efisiensi PV surya secara alami menurun seiring waktu, terutama karena faktor luar ruangan yang tidak dapat dikontrol seperti iradiasi, kelembapan, naungan, kotoran, penuaan, dan suhu. Semua ini secara kolektif menyebabkan penurunan efisiensi dalam sistem PV. Kotoran pada permukaan kaca PV berdampak signifikan terhadap penetrasi cahaya dan selanjutnya mengurangi pembangkitan daya.

Untuk mengatasi hal ini, lapisan nano-kalsium karbonat yang membersihkan sendiri telah diusulkan. Efektivitas metode ini dibandingkan dengan sistem PV termal surya (PV/T) yang dikembangkan, dengan mengevaluasi kinerja dan efektivitas biaya. Setelah enam bulan terpapar di luar ruangan, PV surya kaca berlapis mencapai efisiensi 7,6%, melampaui PV surya kaca polos sebesar 6,0%. Selain itu, solusi kaca berlapis menawarkan efektivitas biaya yang luar biasa, hanya mengeluarkan biaya tahunan sebesar 17,6 USD per panel dibandingkan dengan sistem PV/T sebesar 59,8 USD per panel. Temuan ini menyoroti potensi pelapis untuk meningkatkan kinerja dan ekonomi PV surya, terutama dalam mengatasi faktor-faktor tak terkendali yang menantang seperti kotoran.

Energi Terbarukan (ET)

Energi terbarukan (ET) telah muncul sebagai sumber energi utama karena menipisnya sumber daya tak terbarukan seperti batu bara dan bahan bakar fosil. Pergeseran ini didorong tidak hanya oleh dampak negatif yang terkait dengan nonET, seperti emisi gas rumah kaca, pemanasan global, kenaikan biaya minyak, dan peningkatan permintaan listrik, tetapi juga oleh kebutuhan akan solusi energi yang lebih berkelanjutan.

Oleh karena itu, energi terbarukan diposisikan untuk sepenuhnya mengubah lanskap pembangkitan energi berskala besar. Berbagai bentuk energi terbarukan ada termasuk tenaga surya, tenaga air, angin, biomassa, dan panas bumi. Di antara semua itu, tenaga surya menonjol sebagai yang paling menonjol, menghasilkan listrik melalui konversi radiasi matahari. Keuntungan utama sistem fotovoltaik surya terletak pada pemanfaatan energi matahari yang tak habis-habisnya, yang berkontribusi pada keamanan energi dan udara yang lebih bersih. Hal ini telah mendorong penelitian intensif untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas teknologi fotovoltaik surya. Sasaran utamanya meliputi pengurangan biaya dan meminimalkan dampak lingkungan.

Beberapa faktor yang mempengaruhi degradasi sel surya, termasuk retak, korosi, delaminasi, perubahan warna, dan gelembung. Sangat penting untuk tidak mengabaikan faktor-faktor ini karena dapat menyebabkan masalah besar dan berpotensi berbahaya, serta menurunkan kinerja listrik sel surya. Retakan sel surya sebagian besar terjadi selama proses transportasi, pemasangan, dan perawatan. Berikut ini adalah Gambaran struktur lapisan dari photovoltaic.

Dari penelitian ini didapatkan bahwa metode pelapisan yang diusulkan menawarkan keuntungan yang signifikan, hanya memerlukan 200 ml pelapisan semprot dengan perkiraan biaya 8,8 USD per botol. Setiap panel surya memerlukan dua putaran penyemprotan setiap tahunnya, dengan total biaya hanya 17,6 USD per tahun. Perbandingan biaya yang disajikan di sini menguntungkan jika dibandingkan dengan sistem PV/T surya, yang dapat mencapai 1 hingga 3% dari biaya pemasangan awal [52]. Misalnya, jika biaya pemasangan awal panel PV/T adalah 880 USD, perkiraan biaya operasi tahunan akan menjadi sekitar 26,4 USD per panel. Total biaya tahunan untuk sistem PV/T, termasuk tagihan air, adalah sekitar 59,8 USD, dengan tagihan air saja.

Kesimpulan

Studi ini bertujuan untuk mengevaluasi dampak dari lapisan pembersih mandiri yang diusulkan terhadap efisiensi modul PV surya, membandingkan efektivitas biayanya dengan sistem PV/T alternatif. Fitur pembersihan mandiri dari lapisan tersebut ditekankan sebagai keuntungan yang signifikan, karena meningkatkan efisiensi modul PV surya dengan menghilangkan debu yang terkumpul. Ini penting karena debu dapat secara progresif mengurangi efisiensi panel surya. Selain itu, penerapan lapisan tersebut mudah, cocok untuk panel surya dengan ukuran apa pun melalui metode penyemprotan sederhana, dan persiapan akhirnya dapat dilakukan pada suhu ruangan. Meskipun transparansi berkurang, lapisan tersebut masih mempertahankan transparansi 90% di daerah yang terlihat, mempertahankan pertimbangan estetika dan fungsionalitas. Lapisan yang diusulkan yang menggabungkan nano-kalsium karbonat menarik partikel debu karbonat karena gaya tarik. Namun, ketika dikombinasikan dengan PDMS hidrofobik, partikel debu tidak menempel pada kaca PV. Hasilnya menunjukkan peningkatan 26% dalam efisiensi kaca PV surya berlapis dibandingkan dengan kaca PV surya polos setelah 6 bulan paparan luar ruangan, yang menunjukkan dampak positif dari lapisan pembersih sendiri pada efisiensi modul PV. Dari perspektif efektivitas biaya, panel berlapis nano-CaCO 3 -PDMS/Sylgard terbukti menjadi opsi paling ekonomis dibandingkan dengan sistem PV/T yang dikembangkan. Dengan nilai biaya per unit efisiensi (biaya/efisiensi) sebesar 0,7 USD per poin persentase efisiensi, ini menunjukkan bahwa lapisan pembersih sendiri dapat menghasilkan penghematan substansial dari waktu ke waktu, menjadikannya solusi yang sangat menguntungkan untuk pembangkit listrik tenaga surya PV skala besar. Namun, penting untuk dicatat bahwa lapisan pembersih sendiri tidak melindungi sel dari degradasi. Sedangkan sistem PV/T menghadirkan masalah potensial seperti perubahan warna, korosi, delaminasi, dan masalah jangka panjang lainnya.

Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, ST, MT, PhD. 

Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:  https://sustainenvironres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42834-024-00224-y

Baca juga: https://unair.ac.id/algoritma-k-nn-untuk-mendeteksi-gangguan-jaringan-distribusi-bawah-tanah/