BEIJING, 25 Maret 2026– Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Meng Qingbo di Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan China (CAS), telah mencapai tonggak sejarah baru di bidang fotovoltaik-film tipis, dengan meningkatkan efisiensi konversi daya tersertifikasi sel surya tembaga seng timah sulfoselenida (CZTSSe) menjadi 16,6%. Hal ini menandai kali kesepuluh tim memecahkan rekor dunia dalam bidang ini, menggarisbawahi kepemimpinan global Tiongkok dalam-teknologi fotovoltaik generasi berikutnya dan menandakan bahwa CZTSSe kini telah melewati ambang batas kritis untuk industrialisasi.
Kemajuan inovatif ini adalah cara dunia berkembang. Selama lebih dari 10 tahun penelitian, CZTSSe merupakan material film tipis-yang menjanjikan karena terbuat dari bahan yang dapat ditemukan di seluruh dunia, murah, dan tidak menimbulkan kerusakan terhadap lingkungan (Tembaga, Seng, Timah, Belerang, dan Selenium). Teknologi film tipis tradisional yang sering digunakan antara lain cadmium telluride (CdTe) dan Copper Indium Gallium Selenide (CIGS); namun, elemen-elemen ini dianggap jumlahnya sangat terbatas atau beracun bagi lingkungan, sehingga penelitian di balik CZTSSe menjadi alternatif yang ramah lingkungan baik untuk aplikasi berbasis lahan maupun ruang angkasa.
Mengatasi Kemacetan Panjang Satu Dekade
Terlepas dari kelebihannya, pengembangan fotovoltaik CZTSSe telah lama dibatasi oleh tantangan ilmiah yang mendasar. Sebagai senyawa multi-elemen, material rentan terhadap pembentukan cacat yang kompleks, susunan atom yang tidak teratur, dan kehilangan energi internal yang besar selama kristalisasi. Selama hampir satu dekade, permasalahan ini menyebabkan peningkatan efisiensi terhenti.
Tim Profesor Meng mengatasi tantangan ini dengan secara sistematis mengatasi masalah ilmiah utama yang berkaitan dengan kristalisasi material, struktur atom, dan pengendalian cacat. Para peneliti mengembangkan “strategi kekosongan atom” inovatif yang memandu atom tembaga dan seng ke dalam susunan yang teratur, secara efektif mengurangi aktivitas cacat dan disipasi energi internal pada sumbernya.
Strategi ini telah membuahkan hasil yang luar biasa selama beberapa tahun terakhir, tim telah mencapai banyak kemajuan selama 3 tahun terakhir termasuk perangkat penghasil energi pertama mereka yang melebihi efisiensi energi sebesar 13% pada tahun 2022. Sejak itu, mereka secara konsisten meningkatkan perangkat mereka dengan konversi energi saat ini mencapai efisiensi 16% sambil menyelesaikan pengembangan perangkat yang lebih kecil dan membangun Modul Fleksibel. Prestasi tim ini baru-baru ini dinobatkan sebagai salah satu Kemajuan Ilmiah dan Teknologi Utama dalam Industri PV di Tiongkok pada tahun 2023 dan oleh karena itu merupakan satu-satunya pelamar yang mendapatkan penghargaan dalam dua kategori ini. Terakhir, Lima makalah yang ditulis oleh kelompok ini di Nature Energy pada tahun 2023 -2019 telah menerima publikasi.
Melewati Ambang Industrialisasi
Menurut lintasan pengembangan fotovoltaik-film tipis, kisaran efisiensi 15%–16% umumnya dianggap cukup untuk memulai industrialisasi bertahap. Teknologi-film tipis-generasi kedua seperti CdTe dan CIGS memasuki pengembangan komersial setelah mencapai tonggak efisiensi laboratorium serupa. Dengan efisiensi tersertifikasi sebesar 16,6% dan keunggulan intrinsiknya dalam stabilitas, ketahanan radiasi, dan kelimpahan material, CZTSSe kini telah memasuki fase demonstrasi aplikasi yang dipercepat dan pengembangan berskala.
Efisiensi pemecahan rekor tim-telah secara konsisten disertakan dalamTabel Efisiensi Sel Suryadisusun oleh para ahli fotovoltaik internasional danRiset Terbaik-Bagan Efisiensi Seldikelola oleh Laboratorium Energi Terbarukan Nasional AS (NREL).
Menuju Penerapan Energi Luar Angkasa dan Terestrial
Terobosan ini lebih dari sekadar tonggak sejarah baru di laboratorium; ini adalah tonggak sejarah baru bagi teknologi energi surya karena proyek-proyek rekayasa besar memberikan tuntutan baru pada teknologi surya. Sederhananya, seiring transisi dunia ke sumber energi yang lebih ramah lingkungan dan eksplorasi luar angkasa yang terus berlanjut, proyek-proyek teknik besar (seperti konstelasi satelit orbit bumi rendah (LEO), tenaga surya dari luar angkasa) menuntut lebih banyak teknologi energi surya dibandingkan sebelumnya. Hal ini menciptakan persyaratan yang ketat untuk teknologi energi surya termasuk biaya yang lebih rendah, masa pakai yang lebih lama, bobot yang lebih ringan, dan sumber daya yang berkelanjutan. Kombinasi properti unik CZTSSe membuatnya sangat cocok untuk memenuhi semua persyaratan ketat ini.
"Sel surya film-baru yang kami kembangkan memiliki banyak keunggulan, termasuk bahan mentah yang berlimpah, biaya rendah, ramah lingkungan, stabilitas kimia, dan ketahanan terhadap radiasi ruang angkasa," kata Shi Jiangjian, peneliti asosiasi di Institut Fisika, CAS, dan anggota tim Profesor Meng. "Atribut-atribut ini akan memungkinkan penerapan fotovoltaik-berskala lebih besar,-lebih rendah, dan lebih beragam-film fotovoltaik, memberikan opsi produksi energi yang lebih fleksibel dan kompetitif secara global."
Jika tim teknologi CZTSSe dapat mencapai efisiensi masing-masing sebesar 20% dan 18% DAN kemampuan produksi massal yang andal untuk sel dan modul, maka tim tersebut akan memiliki daya saing pasar penuh. Dengan sifatnya yang ringan, fleksibel, dan dapat dilipat, teknologi CZTSSe akan digunakan secara luas untuk sistem energi portabel, unit catu daya bergerak, satelit, platform energi surya di luar angkasa, dan-misi eksplorasi luar angkasa.
Kontribusi Tiongkok terhadap Masa Depan Energi Bersih Global
"Cakrawala produksi energi tidak lagi terbatas pada permukaan bumi; kami kini beralih ke energi-berbasis luar angkasa," tambah Shi Jiangjian. "Teknologi kami selaras dengan jalur baru Rencana Lima Tahun-Rencana Lima Tahun ke-15 Tiongkok dan menargetkan bidang-bidang penting di masa depan."
Kami akan terus mendukung, meningkatkan tingkat penelitian dasar, dan mendukung mitra kami untuk memajukan teknologi CZTSSe seiring kami semua bekerja sama untuk melakukan industrialisasi produk CZTSSe. Saat dunia mencari solusi berkelanjutan untuk mengatasi permasalahan energi dan iklim yang mendesak di dunia, kami percaya bahwa CZTSSe akan memberikan kontribusi yang signifikan terhadap masa depan energi bersih dunia.
