solarhigh.org, 3 MEI 2025
Penulis: Riyan Wicaksono
Editor: Muhammad Kadafi
Tim Redaksi: Diplomasi Internasional Perusahaan Victory88
Dalam upaya global untuk beralih ke energi terbarukan, teknologi fotovoltaik (PV) telah menjadi tulang punggung pengembangan energi surya. Salah satu inovasi paling signifikan dalam industri ini adalah Passivated Emitter and Rear Cell (PERC), sebuah teknologi sel surya berbasis silikon kristalin yang telah merevolusi efisiensi dan efektivitas biaya panel surya. Artikel ini akan membahas secara rinci sejarah, prinsip kerja, keunggulan, kelemahan, aplikasi, serta prospek masa depan teknologi PERC dalam konteks energi bersih.
Latar Belakang dan Sejarah PERC
Teknologi PERC pertama kali dikembangkan pada tahun 1983 oleh tim peneliti di University of New South Wales (UNSW), Australia, yang dipimpin oleh ilmuwan terkemuka Martin Green. Green, yang kemudian menerima Millennium Technology Prize 2022 atas kontribusinya, memperkenalkan konsep PERC dalam laporan hibah UNSW dan menerbitkan makalah pertama tentang teknologi ini pada tahun 1989. Tujuan awal PERC adalah untuk meningkatkan efisiensi konversi energi sel surya silikon hingga melampaui batas teknologi konvensional, yang saat itu berkisar pada efisiensi 16,5%. Pada tahun 1989, sel PERC laboratorium mencapai efisiensi rekor dunia sebesar 22,8%, sebuah pencapaian luar biasa untuk masa itu.
Meskipun konsep PERC telah ada sejak 1980-an, adopsi komersialnya tertunda selama lebih dari dua dekade karena tantangan teknis, seperti masalah Light-Induced Degradation (LID) dan Potential-Induced Degradation (PID), serta biaya produksi yang tinggi. Baru pada pertengahan 2010-an, dengan kemajuan dalam material dan teknik manufaktur, PERC menjadi teknologi yang layak secara komersial. Pada tahun 2014, kapasitas produksi PERC mulai meningkat pesat, dan pada tahun 2020, PERC telah mendominasi pasar global dengan pangsa pasar hampir 90%. Saat ini, PERC adalah teknologi sel surya silikon paling populer, meskipun teknologi baru seperti TOPCon dan heterojunction (HJT) mulai muncul sebagai pesaing.
Prinsip Kerja T
eknologi PERC
Sel surya PERC adalah modifikasi dari sel silikon kristalin konvensional (c-Si), yang biasanya menggunakan struktur Aluminium Back Surface Field (Al-BSF). Perbedaan utama PERC terletak pada penambahan lapisan pasivasi dielektrik di sisi belakang sel, yang meningkatkan efisiensi dengan tiga cara utama: mengurangi rekombinasi elektron, meningkatkan penyerapan cahaya, dan memperbaiki reflektansi internal. Berikut adalah penjelasan rinci tentang cara kerja PERC:
Struktur Sel PERC
Struktur tipikal sel PERC terdiri dari lapisan-lapisan berikut, dari depan ke belakang:
-
Lapisan Anti-Reflektif (Anti-Reflective Coating, ARC): Biasanya terbuat dari silikon nitrida (SiNx), lapisan ini mengurangi pantulan cahaya dan meningkatkan penyerapan foton.
-
Lapisan Pasivasi Depan: Mengurangi rekombinasi elektron di permukaan depan.
-
Lapisan Penyerapan (Absorption Layer): Terdiri dari silikon tipe-n dan tipe-p, tempat foton menghasilkan pasangan elektron-lubang untuk menghasilkan arus listrik.
-
Lapisan Pasivasi Belakang: Biasanya terbuat dari aluminium oksida (Al₂O₃) atau silikon dioksida (SiO₂), lapisan ini adalah inti dari teknologi PERC. Ini mengurangi rekombinasi elektron di permukaan belakang.
-
Lapisan Penutup Dielektrik (Capping Layer): Terbuat dari silikon nitrida, lapisan ini meningkatkan daya tahan dan kualitas pasivasi.
-
Reflektor Belakang: Memantulkan cahaya yang tidak terserap kembali ke dalam sel untuk kesempatan penyerapan kedua.
-
Kontak Belakang Lokal (Local Back Surface Fields): Titik kontak kecil yang dibuat dengan laser atau bahan kimia untuk memungkinkan aliran arus sambil meminimalkan rekombinasi.
Mekanisme Kerja
Ketika cahaya matahari (foton) mengenai sel surya, foton mengeksitasi elektron dalam silikon, menciptakan pasangan elektron-lubang. Dalam sel konvensional, banyak elektron yang rekombinasi dengan lubang sebelum mencapai kontak listrik, sehingga mengurangi efisiensi. PERC mengatasi masalah ini dengan:
-
Mengurangi Rekombinasi Elektron: Lapisan pasivasi dielektrik di sisi belakang bertindak sebagai penghalang yang mencegah elektron dan lubang bertemu kembali, sehingga meningkatkan tegangan sirkuit terbuka (Voc).
-
Meningkatkan Penyerapan Cahaya: Reflektor belakang memantulkan cahaya yang tidak terserap kembali ke dalam sel, memberikan kesempatan kedua untuk menghasilkan arus listrik.
-
Mengurangi Penyerapan Panas: Lapisan pasivasi dan reflektor mengurangi panas yang dihasilkan oleh cahaya yang tidak terserap, menjaga suhu sel tetap rendah dan meningkatkan efisiensi di iklim panas.
Proses Manufaktur
Proses pembuatan sel PERC hanya membutuhkan dua langkah tambahan dibandingkan sel Al-BSF konvensional:
-
Deposisi Lapisan Pasivasi Belakang: Lapisan aluminium oksida atau silikon dioksida diterapkan pada sisi belakang menggunakan teknik seperti Atomic Layer Deposition (ALD) atau Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD).
-
Pembukaan Kontak Lokal: Laser atau bahan kimia digunakan untuk membuat titik kontak kecil pada lapisan pasivasi, memungkinkan aliran arus tanpa mengorbankan sifat pasivasi.
Keunggulan utama dari proses ini adalah kompatibilitasnya dengan peralatan manufaktur yang ada, sehingga mengurangi biaya investasi untuk produsen.
Keunggulan Teknologi PERC 
Teknologi PERC telah menjadi standar industri karena sejumlah keunggulan yang signifikan:
-
Efisiensi Tinggi: Sel PERC dapat mencapai efisiensi 20–23% di lapangan, dibandingkan dengan 15–18% untuk sel monokristalin konvensional dan sekitar 20% untuk sel Al-BSF. Dalam produksi komersial, efisiensi PERC monokristalin telah mencapai 21–22%, mendekati rekor laboratorium 22,8% pada tahun 1989. Peningkatan efisiensi ini berarti lebih banyak listrik dihasilkan per meter persegi, ideal untuk instalasi dengan ruang terbatas.
-
Efektivitas Biaya: Karena PERC hanya memerlukan modifikasi kecil pada proses manufaktur konvensional, biaya produksi tambahan relatif rendah. Efisiensi yang lebih tinggi juga mengurangi kebutuhan jumlah panel, kabel, dan komponen lain, sehingga menurunkan biaya instalasi keseluruhan. Menurut Departemen Energi AS, periode pengembalian investasi untuk panel PERC 10–20% lebih cepat dibandingkan panel konvensional.
-
Performa di Kondisi Cahaya Rendah: Penelitian dari National Renewable Energy Laboratory (NREL) menunjukkan bahwa panel PERC dapat meningkatkan produksi energi hingga 10% dalam kondisi cahaya rendah, seperti hari berawan atau pagi/sore hari, karena kemampuan refleksi belakangnya.
-
Kinerja di Suhu Tinggi: Panel PERC memiliki koefisien suhu yang lebih rendah (sekitar -0,30% hingga -0,38% per derajat Celsius) dibandingkan panel konvensional (-0,40% hingga -0,50%). Ini berarti efisiensi berkurang lebih sedikit pada suhu tinggi, menjadikannya ideal untuk iklim tropis seperti Indonesia.
-
Fleksibilitas Aplikasi: PERC dapat dikombinasikan dengan teknologi lain, seperti bifacial (menyerap cahaya dari kedua sisi) atau half-cut cells, untuk meningkatkan efisiensi lebih lanjut. Panel PERC bifacial, misalnya, dapat menghasilkan listrik tambahan dari cahaya yang dipantulkan dari permukaan di bawah panel.
-
Daya Tahan dan Keandalan: Banyak panel PERC dilengkapi dengan desain yang tahan terhadap tekanan lingkungan, seperti suhu ekstrem dan kelembapan. Garansi performa hingga 25 tahun menunjukkan kepercayaan produsen terhadap ketahanan teknologi ini.
Kelemahan dan Tantangan
Meskipun memiliki banyak keunggulan, teknologi PERC juga memiliki beberapa kelemahan:
-
Kerusakan Struktur Kontak: Sebagian besar panel PERC menggunakan strip logam atau pita yang melintasi sel. Jika strip ini retak atau terputus akibat perubahan suhu, panel dapat kehilangan kemampuan menghasilkan listrik. Beberapa produsen, seperti SunPower, mengatasi masalah ini dengan menggunakan perekat konduktif fleksibel.
-
Biaya Awal Lebih Tinggi: Meskipun biaya produksi tambahan relatif kecil, panel PERC tetap lebih mahal dibandingkan panel konvensional. Namun, biaya ini sering diimbangi oleh penghematan jangka panjang dari efisiensi yang lebih tinggi.
-
Degradasi Induksi Cahaya (LID) dan Potensi (PID): Pada masa awal pengembangan, sel PERC rentan terhadap LID dan PID, yang dapat mengurangi efisiensi seiring waktu. Namun, sebagian besar produsen modern telah mengatasi masalah ini dengan material dan teknik produksi yang lebih baik.
-
Persaingan dengan Teknologi Baru: Teknologi seperti TOPCon dan HJT menawarkan efisiensi yang lebih tinggi (hingga 23,7% untuk TOPCon) dan mulai menggantikan PERC di beberapa pasar. Meskipun PERC tetap dominan, pangsa pasarnya diperkirakan akan menurun seiring waktu.
Aplikasi Teknologi PERC 
Teknologi PERC memiliki berbagai aplikasi karena efisiensi tinggi dan fleksibilitasnya:
-
Instalasi Perumahan: Panel PERC ideal untuk rumah dengan ruang atap terbatas, karena menghasilkan lebih banyak listrik per meter persegi. Efisiensi yang lebih tinggi juga berarti penghematan tagihan listrik yang lebih besar.
-
Instalasi Komersial dan Industri: Bisnis dan industri menggunakan panel PERC untuk mengurangi biaya operasional energi. Kombinasi dengan teknologi bifacial meningkatkan hasil energi di lokasi dengan permukaan reflektif, seperti atap putih atau area berpasir.
-
Proyek Skala Utilitas: Panel PERC banyak digunakan dalam pembangkit listrik tenaga surya skala besar karena keseimbangan antara efisiensi dan biaya. Proyek-proyek ini sering memanfaatkan panel PERC monokristalin untuk hasil maksimal.
-
Daerah Terpencil: PERC memungkinkan pasokan energi yang andal untuk komunitas terpencil tanpa koneksi jaringan listrik, karena efisiensinya yang tinggi mengurangi kebutuhan akan panel dalam jumlah besar.
Perbandingan dengan Teknologi Lain
Untuk memahami posisi PERC di pasar, berikut adalah perbandingan dengan teknologi sel surya lainnya:
-
PERC vs. Al-BSF: Sel Al-BSF adalah standar industri sebelum PERC, dengan efisiensi maksimum sekitar 20%. PERC menawarkan efisiensi 1–2% lebih tinggi dan performa yang lebih baik di suhu tinggi, menjadikannya pengganti yang lebih baik.
-
PERC vs. TOPCon: TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) adalah evolusi dari PERC, dengan efisiensi hingga 23,7% dan performa lebih baik di iklim panas. Namun, TOPCon lebih kompleks dan mahal untuk diproduksi, membuat PERC tetap menjadi pilihan yang lebih hemat biaya untuk banyak aplikasi.
-
PERC vs. HJT: Heterojunction (HJT) menggabungkan silikon kristalin dan amorf untuk mencapai efisiensi hingga 25% dan tahan terhadap LID/PID. Namun, biaya produksi HJT jauh lebih tinggi, sehingga kurang kompetitif untuk proyek skala besar.
-
PERC vs. PERT: PERT (Passivated Emitter Rear Totally Diffused) memiliki desain serupa dengan PERC tetapi dengan permukaan belakang yang sepenuhnya didifusi, meningkatkan penyerapan cahaya. PERT lebih efisien tetapi lebih mahal dan kompleks untuk diproduksi.
Prospek Masa Depan
Meskipun PERC saat ini mendominasi pasar, masa depannya bergantung pada kemampuan industri untuk menyeimbangkan efisiensi, biaya, dan persaingan dengan teknologi baru. Beberapa tren dan perkembangan yang relevan meliputi:
-
Kombinasi dengan Teknologi Lain: PERC sering dikombinasikan dengan teknologi seperti half-cut cells, multi-busbar, atau bifacial untuk meningkatkan efisiensi. Panel PERC bifacial, misalnya, menjadi semakin populer untuk proyek skala utilitas.
-
Peningkatan Efisiensi: Martin Green dan timnya di UNSW sedang meneliti teknologi sel bertumpuk (stacked cells) untuk mencapai efisiensi hingga 40%. Meskipun masih dalam tahap penelitian, kemajuan ini dapat memperpanjang relevansi PERC.
-
Persaingan dengan TOPCon dan HJT: Menurut International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV), pangsa pasar PERC diperkirakan akan menurun menjadi sekitar 35% dalam beberapa tahun ke depan karena adopsi TOPCon dan HJT yang lebih efisien. Namun, PERC akan tetap relevan untuk aplikasi yang mengutamakan biaya rendah.
-
Fokus pada Keberlanjutan: Dengan meningkatnya permintaan energi bersih, panel PERC akan terus memainkan peran penting dalam mengurangi emisi karbon dan mendukung transisi energi global. Efisiensi tinggi dan biaya rendahnya menjadikannya solusi yang layak untuk mencapai target net-zero.
Kesimpulan
Teknologi Passivated Emitter and Rear Cell (PERC) telah mengubah lanskap industri fotovoltaik dengan menawarkan efisiensi tinggi, efektivitas biaya, dan fleksibilitas aplikasi. Dikembangkan pertama kali pada tahun 1983 oleh Martin Green dan timnya di UNSW, PERC telah berkembang dari konsep laboratorium menjadi teknologi dominan dengan pangsa pasar global hampir 90%. Dengan mengurangi rekombinasi elektron, meningkatkan penyerapan cahaya, dan menjaga suhu sel tetap rendah, PERC memungkinkan panel surya menghasilkan 6–12% lebih banyak energi dibandingkan panel konvensional.
Meskipun menghadapi tantangan seperti kerusakan struktural dan persaingan dengan teknologi baru seperti TOPCon dan HJT, PERC tetap menjadi pilihan utama untuk instalasi perumahan, komersial, dan skala utilitas karena keseimbangan antara performa dan biaya. Dengan kemajuan berkelanjutan dalam desain dan manufaktur, serta kombinasi dengan teknologi seperti bifacial dan half-cut cells, PERC akan terus memainkan peran penting dalam transisi menuju energi bersih.
Seperti yang dikatakan Martin Green, “Inovasi seperti PERC telah membuat energi surya lebih terjangkau dibandingkan alternatif berbasis fosil.” Dengan potensi untuk mendukung komunitas terpencil, mengurangi biaya energi, dan meminimalkan dampak lingkungan, teknologi PERC adalah bukti bahwa perubahan kecil dalam desain dapat memiliki dampak besar bagi masa depan energi dunia.
BACA JUGA: Hukum Pidana Modern dan Non-Pasif: Analisis Komprehensif
