Seiring dengan terus berkembangnya industri fotovoltaik (PV) surya global, modul PV telah menjadi penghubung utama antara material hulu, manufaktur sel surya, dan sistem PV hilir. Meskipun polisilikon, wafer silikon, sel surya, dan modul PV berada dalam rantai nilai industri yang sama, mereka berbeda secara signifikan dalam bentuk material, proses manufaktur, dan fungsinya.

Bagaimana modul PV diproduksi dari material silikon hulu? Apa perbedaan antara wafer silikon dan sel surya? Mengapa sel surya harus melalui enkapsulasi lebih lanjut sebelum menjadi modul jadi? Apa yang diwakili oleh spesifikasi produk umum seperti format 48, format 72, 18X, dan 210R? Dan bagaimana teknologi sel seperti PERC, TOPCon, HJT, dan BC saling terkait?

Pertanyaan-pertanyaan ini berkaitan dengan beberapa aspek kunci modul PV: material hulu, manufaktur modul, spesifikasi produk, dan jalur teknologi sel surya. Dari perspektif rantai pasok, bahan baku yang mengandung silika seperti kuarsa melalui proses peleburan dan pemurnian untuk menghasilkan silikon tingkat metalurgi dan polisilikon. Material ini kemudian diproses menjadi wafer silikon dan sel surya. Sel-sel tersebut kemudian saling dihubungkan secara listrik, dienkapsulasi, dan dirakit secara struktural untuk membentuk modul jadi yang siap diintegrasikan ke dalam sistem PV.

Oleh karena itu, memahami modul PV dimulai dengan menelusuri rantai pasok hulunya, mengkaji bagaimana material silikon diubah dari sumber daya mineral menjadi perangkat fotovoltaik yang mampu mengubah sinar matahari menjadi listrik, dan akhirnya menjadi modul PV yang lengkap.

I. Dari Kuarsa ke Modul PV: Bagaimana Modul Surya Diproduksi?

Dari Sumber Daya Mineral ke Listrik: Memahami Rantai Pasok PV

Rantai pasok hulu modul PV dapat ditelusuri kembali ke sumber daya mineral yang mengandung silika. Material silikon melalui beberapa tahap pemrosesan, termasuk silikon tingkat metalurgi, polisilikon, wafer silikon, dan sel surya, sebelum diproduksi menjadi modul PV dan diintegrasikan ke dalam sistem tenaga surya.

Rantai pasok secara keseluruhan dapat disederhanakan sebagai berikut:

Bahan Baku Kuarsa → Silikon Tingkat Metalurgi → Polisilikon → Wafer Silikon → Sel Surya → Modul PV → Sistem PV / Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Rantai pasok ini dapat dipahami sebagai proses bertahap yang melibatkan pemurnian silikon, pemrosesan material, dan pengembangan fungsionalitas fotovoltaik.

Tahap awal terutama berfokus pada kemurnian material. Silikon tingkat metalurgi diproduksi dari bahan alami yang mengandung silika dan selanjutnya dimurnikan menjadi polisilikon kemurnian tinggi yang cocok untuk manufaktur PV. Silikon yang telah dimurnikan kemudian diproses menjadi wafer dan selanjutnya diproduksi menjadi sel surya yang mampu mengubah sinar matahari menjadi listrik. Pada tahap pembuatan modul, sel surya digabungkan dengan bahan interkoneksi listrik, enkapsulan, dan komponen struktural untuk menghasilkan produk PV yang cocok untuk transportasi, pemasangan, dan operasi jangka panjang.

Dari Kuarsa ke Polisilikon Kemurnian Tinggi

Salah satu bahan awal dalam rantai pasok PV adalah kuarsa, yang mengandung silikon dioksida (SiO₂). Kuarsa yang digunakan dalam produksi silikon tingkat metalurgi umumnya memerlukan kandungan SiO₂ yang relatif tinggi, biasanya mencapai 99% atau lebih, sementara bahan baku bermutu tinggi tertentu mungkin mengandung sekitar 99,4%–99,8% SiO₂.

Kuarsa alami juga dapat mengandung pengotor seperti besi, aluminium, kalsium, dan titanium. Oleh karena itu, mutu bahan baku, bersama dengan jenis dan konsentrasi pengotor, dapat secara langsung memengaruhi proses peleburan dan pemurnian selanjutnya.

Perbedaan penting harus dibuat terlebih dahulu:

Kandungan SiO₂ kuarsa tidak setara dengan kemurnian silikon elemental.

Silikon dalam kuarsa terutama berada dalam bentuk silikon dioksida dan harus menjalani reduksi suhu tinggi sebelum silikon tingkat metalurgi dapat diperoleh.

Dalam tungku busur terendam, kuarsa bereaksi dengan agen pereduksi berbasis karbon melalui reduksi karbotermal suhu tinggi. Reaksi ini dapat direpresentasikan dalam bentuk sederhana sebagai:

SiO₂ + C → Si + CO₂↑

Produk yang dihasilkan adalah silikon tingkat metalurgi, yang juga umum disebut logam silikon, dengan kemurnian silikon tipikal sekitar 98%–99%.

Meskipun tingkat kemurnian ini relatif tinggi untuk bahan industri konvensional, hal ini tidak cukup untuk pembuatan sel surya.

Sel surya adalah perangkat semikonduktor, dan bahkan konsentrasi rendah pengotor seperti boron, fosfor, besi, aluminium, dan unsur logam lainnya dapat memengaruhi sifat listrik bahan silikon dan efisiensi konversi sel jadi.

Oleh karena itu, silikon tingkat metalurgi harus menjalani pemurnian kimia lebih lanjut untuk menghasilkan polisilikon tingkat surya.

Salah satu teknologi produksi polisilikon yang umum digunakan adalah proses Siemens termodifikasi. Proses ini melibatkan konversi silikon tingkat metalurgi menjadi senyawa yang mengandung silikon yang dapat dimurnikan lebih lanjut. Pengotor dihilangkan melalui proses seperti distilasi, diikuti dengan reduksi dan deposisi untuk memperoleh polisilikon kemurnian tinggi.

Polisilikon tingkat surya biasanya dapat mencapai tingkat kemurnian sekitar 6N–9N, di mana:

6N = 99,9999%
9N = 99,9999999%

Persyaratan pengendalian pengotor spesifik bervariasi tergantung pada proses produksi, spesifikasi produk, dan aplikasi hilir. Akibatnya, kemurnian aktual produk polisilikon dapat berbeda.

Sebagai perbandingan, bahan silikon tingkat elektronik yang digunakan dalam aplikasi semikonduktor seperti sirkuit terpadu dan microchip umumnya memerlukan pengendalian yang lebih ketat terhadap kemurnian keseluruhan dan pengotor spesifik, termasuk boron, fosfor, dan unsur logam. Kemurniannya biasanya dapat mencapai sekitar 9N–11N atau bahkan lebih tinggi.

Perkembangan dari kuarsa menjadi bahan silikon kemurnian tinggi dapat diringkas sebagai berikut:

Kuarsa dengan kandungan SiO₂ sekitar 99% atau lebih tinggi → Silikon Tingkat Metalurgi dengan kemurnian 98%–99% → Polisilikon Tingkat Surya dengan kemurnian 6N–9N → Silikon Tingkat Elektronik dengan Kemurnian Lebih Tinggi

Perlu dicatat bahwa perbedaan antara silikon tingkat surya dan tingkat elektronik tidak hanya ditentukan oleh jumlah angka sembilan dalam tingkat kemurniannya. Kedua kategori ini juga berbeda dalam persyaratan pengotor spesifik, konsistensi bahan, dan pengendalian proses produksi.

Dari Polisilikon menjadi Sel Surya Penghasil Listrik

Polisilikon kemurnian tinggi tidak dapat menghasilkan listrik secara langsung.

Dalam industri PV silikon kristalin arus utama, polisilikon pertama-tama diproses melalui pertumbuhan kristal untuk membentuk ingot silikon monokristalin. Ingot ini kemudian menjalani pemotongan persegi, pengirisan, dan langkah pemrosesan lainnya untuk menghasilkan wafer silikon tipis.

Selama pertumbuhan kristal, unsur dopan tertentu ditambahkan untuk menyesuaikan jenis konduktivitas listrik bahan silikon, yang menjadi dasar pembuatan sel surya tipe-P atau tipe-N.

Wafer silikon dengan demikian dapat dipahami sebagai:

Bahan semikonduktor dasar yang digunakan untuk membuat sel surya.

Namun, wafer silikon tidak dapat berfungsi langsung sebagai sel surya yang lengkap.

Tergantung pada jalur teknologi sel, wafer harus melalui serangkaian proses manufaktur, termasuk teksturisasi, pembentukan sambungan, pasivasi, deposisi film tipis, metalisasi, dan perlakuan lainnya sebelum menjadi sel surya yang mampu melakukan konversi fotovoltaik.

Misalnya, teksturisasi permukaan membantu mengurangi pantulan cahaya dan memungkinkan lebih banyak sinar matahari masuk ke dalam sel. Proses pasivasi dan film tipis membantu mengurangi kehilangan pembawa muatan tertentu, sementara metalisasi membentuk elektroda yang bertugas mengumpulkan dan menyalurkan arus listrik.

Perbedaan mendasar antara wafer silikon dan sel surya dengan demikian adalah:

Wafer silikon menyediakan fondasi bahan semikonduktor, sedangkan sel surya memperoleh kemampuan mengubah sinar matahari menjadi listrik hanya setelah melalui proses manufaktur tambahan.

Ketika sinar matahari mengenai sel surya, foton menghasilkan elektron dan lubang di dalam bahan semikonduktor. Medan listrik internal membantu memisahkan pembawa muatan ini, sehingga arus listrik dapat dikumpulkan melalui elektroda logam.

Pada tahap manufaktur sel surya inilah bahan silikon pertama kali memperoleh fungsionalitas yang diperlukan untuk pembangkitan listrik fotovoltaik.

Dari Sel Surya ke Modul PV Lengkap

Meskipun sel surya sudah dapat mengubah sinar matahari menjadi listrik, sel individual sangat tipis dan relatif rapuh. Tegangan keluaran dan dayanya juga terbatas, sehingga tidak cocok untuk dipasang langsung di luar ruangan sebagai produk jadi.

Modul PV harus beroperasi dalam kondisi lingkungan yang melibatkan fluktuasi suhu, kelembapan, hujan, radiasi ultraviolet, pasir yang tertiup angin, dan beban mekanis.

Oleh karena itu, sel surya harus digabungkan dengan interkoneksi listrik, enkapsulasi, dan bahan struktural untuk membentuk modul yang lengkap.

Modul PV silikon kristalin konvensional umumnya terdiri dari komponen-komponen berikut:

Komponen	Fungsi Utama
Sel surya	Mengubah sinar matahari menjadi listrik
Kaca PV	Memungkinkan transmisi cahaya dan melindungi sel surya di dalamnya
Film enkapsulasi	Merekatkan, mengenkapsulasi, dan melindungi sel surya
Backsheet / Kaca belakang	Memberikan perlindungan sisi belakang, isolasi listrik, dan ketahanan cuaca
Pita interkoneksi	Menghubungkan sel surya dan mentransmisikan arus listrik
Bingkai aluminium	Memberikan dukungan struktural dan memudahkan transportasi serta pemasangan
Kotak sambungan dan kabel	Mentransfer listrik yang dihasilkan di dalam modul ke sistem eksternal

Film enkapsulasi yang umum meliputi EVA, POE, dan material lainnya.

Film-film ini mengelilingi sel surya dan memberikan perekatan, bantalan, serta perlindungan lingkungan selama proses enkapsulasi.

Berdasarkan struktur enkapsulasi sisi belakang, pasar juga mencakup modul kaca tunggal dan kaca ganda.

Modul kaca tunggal konvensional biasanya memiliki kaca depan dan backsheet, sedangkan modul kaca ganda menggunakan kaca belakang sebagai pengganti backsheet tradisional.

Pita interkoneksi menghubungkan sel surya individual dan mentransmisikan arus listrik melalui sirkuit internal modul.

Kotak sambungan, yang biasanya dipasang di sisi belakang modul, berfungsi sebagai antarmuka penting antara sirkuit listrik internal modul dan sistem PV eksternal. Kotak ini juga umumnya berisi dioda bypass dan komponen listrik lainnya.

Oleh karena itu, modul PV bukan sekadar sel surya yang diperbesar. Sebaliknya, modul PV adalah produk lengkap yang terdiri dari:

Unit Pembangkit Listrik + Interkoneksi Listrik + Material Enkapsulasi + Komponen Struktural + Komponen Keluaran Listrik

Bagaimana Material-Material Ini Dirakit Menjadi Modul PV?

Setelah memahami struktur dasar modul PV, langkah berikutnya adalah memeriksa bagaimana material-material ini dirakit menjadi produk jadi.

Pembuatan modul dimulai dengan membangun sambungan listrik antar sel surya.

Sel-sel disusun sesuai dengan desain produk dan saling dihubungkan menggunakan pita konduktif untuk membentuk rangkaian sel. Rangkaian-rangkaian ini kemudian disusun dan dihubungkan sesuai dengan konfigurasi kelistrikan modul, secara bertahap membentuk struktur sirkuit internal.

Setelah pengaturan kelistrikan selesai, rangkaian sel dilapisi dengan kaca, film enkapsulasi, dan material sisi belakang.

Struktur yang telah dirakit kemudian memasuki proses laminasi, di mana kondisi suhu, vakum, dan tekanan yang terkendali diterapkan untuk membentuk struktur terenkapsulasi yang stabil.

Setelah laminasi, modul menjalani proses manufaktur tambahan, termasuk pemasangan bingkai, perakitan kotak sambungan, dan penyambungan kabel.

Setelah tahap-tahap ini, struktur dasar dan tampilan luar modul sebagian besar telah selesai.

Proses manufaktur secara keseluruhan dapat disederhanakan sebagai berikut:

Sel Surya → Penyolderan dan Perangkaian → Tata Letak Sel → Pelapisan → Laminasi → Pemasangan Bingkai → Pemasangan Kotak Sambungan → Pengujian → Modul PV Jadi

Namun, manufaktur modul tidak berakhir pada perakitan fisik.

Modul jadi harus menjalani pengujian kualitas, kinerja kelistrikan, dan keamanan yang sesuai.

Tahap produksi yang berbeda melibatkan berbagai prosedur inspeksi, sementara praktik pengendalian kualitas spesifik dapat berbeda di antara produsen. Oleh karena itu, prosedur pengujian ini tidak dibahas satu per satu di sini.

Setelah modul lulus inspeksi yang disyaratkan, modul dilanjutkan ke klasifikasi daya, pengemasan, dan pengiriman sebelum dipasok untuk diintegrasikan ke dalam sistem PV.

Proses manufaktur ini menunjukkan bahwa produksi modul melibatkan jauh lebih banyak daripada sekadar menggabungkan berbagai material.

Fungsi intinya adalah untuk:

Membangun sambungan listrik yang stabil antara unit-unit penghasil listrik individual dan mengintegrasikannya ke dalam struktur yang terlindungi yang mampu beroperasi dalam jangka panjang.

Dimulai dari bahan baku kuarsa, proses manufaktur berlanjut melalui silikon tingkat metalurgi, polisilikon, wafer silikon, dan sel surya sebelum mencapai modul PV jadi.

Transformasi keseluruhan dapat diringkas sebagai:

Pemurnian Bahan Baku → Pemrosesan Material Semikonduktor → Manufaktur Perangkat Fotovoltaik → Interkoneksi Listrik dan Enkapsulasi

Pada tahap ini, pertanyaan mendasar tentang dari mana modul PV berasal, terdiri dari apa, dan bagaimana cara pembuatannya telah terjawab.

Namun, begitu modul memasuki pasar, modul tersedia dalam berbagai ukuran, konfigurasi, dan desain produk.

II. Spesifikasi Modul PV: Format Sel, Metode Pemotongan, dan Dimensi Sel

Spesifikasi modul PV tidak ditentukan oleh satu parameter saja.

Spesifikasi produk umumnya merujuk pada modul format 48, format 54, format 66, dan format 72, serta konfigurasi seperti 108 sel setengah, 132 sel setengah, 18X, 210, dan 210R.

Istilah-istilah ini tidak mewakili dimensi klasifikasi yang sama. Sebaliknya, istilah-istilah tersebut menggambarkan aspek desain modul yang berbeda.

Format modul terutama mencerminkan susunan dasar sel dan jumlah setara sel penuh. Metode pemotongan sel menggambarkan bagaimana sel dibagi dan saling terhubung di dalam modul. Dimensi sel menunjukkan spesifikasi ukuran wafer silikon dan sel yang digunakan.

Secara bersama-sama, faktor-faktor ini memengaruhi dimensi keseluruhan modul, berat, daya keluaran, konfigurasi kelistrikan, dan kesesuaian untuk berbagai aplikasi.

Untuk memahami spesifikasi modul, tiga konsep berikut perlu dibedakan:

Format modul — Bagaimana sel disusun di dalam modul?
Metode pemotongan sel — Apakah sel yang digunakan dalam konfigurasi sel penuh, sel setengah, atau multi-potong?
Kategori ukuran sel — Dimensi sel apa yang digunakan, seperti 18X, 210, atau 210R?

Faktor-faktor ini kemudian harus dipertimbangkan bersama dimensi modul, berat, daya keluaran, dan aplikasi yang dituju untuk memperoleh pemahaman yang lebih lengkap tentang modul PV tertentu.

Apa Itu Format Modul PV?

Format modul yang umum meliputi konfigurasi format 48, format 54, format 66, dan format 72.

Dari perspektif desain produk, format terutama terkait dengan jumlah setara sel penuh dan susunan dasar sel.Namun, pengaruhnya melampaui jumlah sel. Format juga memengaruhi dimensi modul, berat, daya keluaran, persyaratan penanganan dan pemasangan, kompatibilitas atap, serta desain sistem secara keseluruhan.Pengembangan format modul yang berbeda pada dasarnya mencerminkan upaya produsen untuk menyeimbangkan ukuran modul, daya per modul, dan kesesuaian proyek di berbagai aplikasi.

Format yang lebih kecil, seperti modul format 48 dan 54, umumnya memungkinkan produsen mempertahankan dimensi dan berat yang relatif mudah dikelola. Oleh karena itu, modul ini umum digunakan pada instalasi atap perumahan, sistem PV terdistribusi skala kecil, dan proyek atap komersial dan industri (C&I) tertentu. Dalam aplikasi ini, ruang atap yang tersedia, penanganan manual, kemudahan pemasangan, dan kompatibilitas dengan peralatan sistem lainnya merupakan pertimbangan desain yang penting.

Sebagai perbandingan, modul format 66, format 72, dan yang lebih besar dapat menampung lebih banyak unit sel dan lebih mudah mencapai output daya yang lebih tinggi per modul. Oleh karena itu, modul ini lebih umum digunakan pada instalasi C&I besar dan proyek PV skala utilitas. Aplikasi ini biasanya lebih menekankan pada jumlah modul yang dibutuhkan per unit kapasitas terpasang, struktur pemasangan, konfigurasi sistem kelistrikan, biaya balance-of-system (BOS), efisiensi transportasi, dan produktivitas instalasi skala besar.

Aplikasi umum dan pertimbangan desain dari berbagai format dapat diringkas sebagai berikut:

Format Modul	Skenario Aplikasi Umum	Pertimbangan Desain Produk Utama
Format lebih kecil, seperti 48 / 54	Atap perumahan, sistem PV terdistribusi kecil, dan atap C&I tertentu	Dimensi modul, berat, pemanfaatan ruang atap, penanganan, dan kemudahan pemasangan
Format lebih besar, seperti 66 / 72 ke atas	Proyek C&I besar dan instalasi PV ground-mounted skala utilitas	Jumlah modul, biaya BOS, efisiensi transportasi, dan produktivitas instalasi skala besar

Perlu ditekankan bahwa tidak ada hubungan satu-ke-satu yang ketat antara format modul dan skenario aplikasi.

Format modul terutama menggambarkan susunan sel dasar, sementara dimensi, berat, dan output daya aktual juga bergantung pada ukuran sel, efisiensi konversi, metode pemotongan, dan struktur modul.

Akibatnya, produk yang menggunakan format yang sama dapat melayani segmen pasar yang berbeda tergantung pada desain spesifiknya.

Misalnya, modul format 54 dapat digunakan baik dalam aplikasi perumahan maupun C&I tertentu, sementara modul format 72, meskipun lebih umum dalam proyek C&I besar dan skala utilitas, tidak dibatasi pada satu kategori aplikasi.

Dalam kondisi lain yang sebanding, format yang lebih kecil umumnya menawarkan keunggulan dalam mengendalikan ukuran dan berat modul, meningkatkan kemudahan penanganan dan fleksibilitas pemasangan.

Sementara itu, format yang lebih besar dapat lebih mudah mencapai keluaran daya per modul yang lebih tinggi dan mengurangi jumlah modul yang dibutuhkan untuk kapasitas terpasang tertentu.

Namun, kesesuaian produk tertentu tetap harus dinilai berdasarkan persyaratan transportasi, kondisi pemasangan, berat modul, struktur penyangga, konfigurasi sistem kelistrikan, dan biaya BOS keseluruhan.

Dari Sel Penuh ke Sel Setengah Potong dan Multi-Potong: Bagaimana Pemotongan Sel Mempengaruhi Desain Modul?

Selain format modul, spesifikasi produk sering kali mencakup istilah seperti "108 sel setengah potong", "132 sel setengah potong", dan "sel multi-potong".

Istilah-istilah ini terutama merujuk pada metode pemotongan sel dan desain kelistrikan internal modul.

Mengambil contoh modul format 54, konfigurasi sel penuh konvensional memiliki jumlah setara sel penuh sebanyak 54.

Ketika setiap sel ukuran penuh dibagi menjadi dua sel setengah potong, modul tersebut berisi 108 unit sel setengah potong:

54 Sel Ukuran Penuh → 108 Unit Sel Setengah Potong

Oleh karena itu, "format 54" dan "108 sel setengah potong" tidak mewakili dua kategori modul yang terpisah.

Yang pertama menggambarkan format modul dan jumlah setara sel penuh, sedangkan yang kedua merujuk pada jumlah unit sel aktual setelah pemotongan.

Tujuan utama teknologi sel setengah potong bukan sekadar menambah jumlah unit sel di dalam modul. Sebaliknya, tujuannya adalah mengoptimalkan transmisi arus listrik dan konfigurasi rangkaian internal. Ketika sel ukuran penuh dibagi menjadi dua sel setengah potong, arus kerja setiap sel setengah potong menurun secara proporsional. Ketika dikombinasikan dengan konfigurasi seri-paralel yang didesain ulang, hal ini dapat mengurangi rugi-rugi resistif di sepanjang jalur interkoneksi tertentu. Karena rugi-rugi daya resistif sebanding dengan kuadrat arus, pengurangan arus membantu menurunkan rugi-rugi tersebut dan meningkatkan kinerja keluaran modul.

Manfaat utama konfigurasi sel setengah potong meliputi:

Mengurangi rugi-rugi resistif di sepanjang jalur interkoneksi tertentu;
Mengoptimalkan transmisi arus di dalam modul;
Memberikan fleksibilitas lebih besar dalam desain rangkaian seri-paralel;
Meningkatkan kinerja keluaran modul dalam kondisi tertentu.

Berdasarkan desain sel setengah potong, beberapa modul selanjutnya membagi sel ukuran penuh menjadi lebih banyak unit yang lebih kecil, yang umumnya disebut sebagai konfigurasi sel multi-potong.

Prinsip dasarnya mirip dengan teknologi setengah potong: menyesuaikan dimensi sel individual, arus operasi, dan metode interkoneksi untuk mengoptimalkan struktur kelistrikan internal modul.

Dari perspektif desain produk, perkembangannya dapat dipahami sebagai:

Sel Penuh → Sel Setengah Potong → Sel Multi-Potong

Seiring meningkatnya tingkat pemotongan sel, unit sel individual menjadi lebih kecil, yang berpotensi memberikan fleksibilitas lebih besar dalam tata letak modul dan interkoneksi kelistrikan. Namun, peningkatan jumlah segmen sel tidak otomatis menghasilkan modul yang lebih baik. Metode pemotongan yang lebih kompleks juga menuntut kualitas pemotongan, proses interkoneksi, kompatibilitas peralatan, biaya produksi, dan keandalan jangka panjang yang lebih tinggi. Oleh karena itu, desain sel penuh, setengah potong, dan multi-potong tidak boleh dipandang sebagai perkembangan sederhana di mana lebih banyak segmen sel selalu menunjukkan teknologi yang lebih maju.

Sebaliknya, produsen harus menyeimbangkan:

Kinerja kelistrikan;
Proses manufaktur;
Biaya dan keandalan.

Bagaimana Dimensi Sel Mempengaruhi Spesifikasi Modul?

Selain format modul dan metode pemotongan sel, dimensi sel merupakan faktor penting lain yang memengaruhi spesifikasi modul PV. Tidak ada hubungan satu-ke-satu yang tetap antara format modul dan dimensi sel. Dalam praktiknya, kategori ukuran sel yang berbeda dapat diterapkan pada format modul yang berbeda, sementara modul dengan format yang sama dapat menggunakan dimensi sel yang berbeda. Akibatnya, dimensi sel yang digunakan dalam suatu modul tidak dapat ditentukan hanya dari formatnya. Parameter produk spesifik juga harus dipertimbangkan. Secara historis, industri umumnya membedakan antara kategori ukuran wafer silikon dan sel surya 182 mm dan 210 mm. Namun, seiring berkembangnya wafer silikon persegi panjang, dimensi sel tidak lagi terbatas pada spesifikasi persegi konvensional. Dalam kategori ukuran 182 mm, pasar secara bertahap memperkenalkan spesifikasi seperti 182,2 × 183,x mm dan 182,2 × 191,x mm, sehingga menghasilkan kombinasi dimensi yang semakin beragam.

Dalam klasifikasi produk industri dan statistik pasar tertentu, produk yang dikembangkan di sekitar kategori ukuran 182 mm umumnya dikelompokkan dengan istilah:

18X

Penting untuk dicatat bahwa 18X tidak mewakili satu dimensi tetap. Sebaliknya, ini adalah istilah industri umum yang digunakan untuk menggambarkan berbagai spesifikasi wafer silikon dan sel surya yang dikembangkan dari kategori ukuran 182 mm. Cakupan dimensinya yang tepat dapat bervariasi antara produsen dan metodologi statistik. Sementara itu, kategori ukuran 210 mm juga telah berevolusi dari wafer persegi tradisional menuju desain persegi panjang.

Salah satu kategori yang umum dirujuk adalah:

210R

Huruf "R" umumnya berarti Rectangular (Persegi Panjang). Dibandingkan dengan wafer persegi konvensional berukuran sekitar 210 × 210 mm, 210R menekankan dimensi persegi panjang, termasuk spesifikasi seperti 182,2 × 210 mm yang tersedia di pasar.

Pengembangan dimensi sel persegi panjang memberikan fleksibilitas tambahan bagi produsen dalam menyeimbangkan:

Panjang dan lebar modul;
Daya keluaran modul individual;
Efisiensi pemuatan kontainer pengiriman;
Penanganan manual;
Persyaratan instalasi.

Pemilihan akhir format modul, dimensi sel, dan metode pemotongan tidak ditentukan oleh satu faktor tunggal. Sebaliknya, hal ini mencerminkan pengaruh gabungan dari spesifikasi sel, desain modul, proses manufaktur, dan persyaratan aplikasi hilir. Format modul menetapkan susunan sel dasar, dimensi sel memengaruhi ukuran fisik modul dan daya keluaran yang dapat dicapai, dan metode pemotongan lebih lanjut memengaruhi koneksi listrik internal dan jalur arus. Oleh karena itu, memahami modul PV memerlukan pertimbangan formatnya, dimensi sel, metode pemotongan, dimensi keseluruhan dan daya keluaran, serta aplikasi yang dimaksudkan. Istilah seperti format 48, 108 sel setengah, 18X, dan 210R bukanlah konsep yang independen. Sebaliknya, istilah-istilah tersebut menggambarkan dimensi yang berbeda dari desain modul PV.

III. Apa Jenis Utama Teknologi Modul PV?

Pasar modul PV global saat ini didominasi oleh teknologi silikon kristalin. Pada saat yang sama, teknologi PV film tipis seperti kadmium telurida (CdTe), tembaga indium galium selenida (CIGS), dan silikon amorf telah mencapai aplikasi komersial. Teknologi baru, termasuk sel surya perovskit dan sel tandem perovskit/silikon, juga terus berkembang melalui riset, pengembangan, dan industrialisasi. Modul silikon kristalin menggunakan wafer silikon dan sel surya silikon kristalin sebagai komponen intinya dan saat ini merupakan kategori teknologi dominan di pasar PV. Dalam teknologi sel surya silikon kristalin, beberapa jalur teknologi dan desain struktur yang berbeda dapat diidentifikasi, termasuk BSF, PERC, TOPCon, HJT, dan BC.

Selain perbedaan dalam struktur sel dan proses manufaktur, teknologi-teknologi ini juga melibatkan klasifikasi mendasar:

Sel surya tipe-P
Sel surya tipe-N

Lebih spesifik:

BSF adalah teknologi sel silikon kristalin generasi awal yang secara historis terutama mengandalkan desain tipe-P.
PERC merupakan teknologi pasar dominan selama bertahun-tahun, dengan PERC tipe-P sebagai konfigurasi paling umum.
TOPCon telah menjadi salah satu jalur teknologi sel tipe-N arus utama.
HJT juga terutama menggunakan wafer silikon tipe-N dan mewakili jalur teknologi tipe-N efisiensi tinggi lainnya.
BC terutama mengacu pada struktur sel kontak belakang. Produk BC efisiensi tinggi komersial saat ini sebagian besar menggunakan wafer silikon tipe-N.

Teknologi-teknologi utama dapat diringkas sebagai berikut:

Teknologi	Tipe Umum	Deskripsi Dasar
BSF	Terutama tipe-P	Teknologi sel silikon kristalin generasi awal
PERC	Terutama tipe-P	Teknologi sel surya yang sebelumnya dominan
TOPCon	Terutama tipe-N	Salah satu teknologi sel tipe-N arus utama
HJT	Terutama tipe-N	Teknologi heterojunction tipe-N efisiensi tinggi
BC	Terutama tipe-N	Terutama mengacu pada struktur sel kontak belakang

Secara sederhana, tipe-P dan tipe-N terutama menggambarkan jenis konduktivitas substrat silikon.

PERC, TOPCon, dan HJT terutama mengacu pada struktur sel dan jalur teknologi manufaktur yang berbeda, sementara BC terutama menggambarkan struktur kontak belakang.

Oleh karena itu, spesifikasi produk dan dokumentasi teknis umumnya menggunakan kombinasi seperti:

PERC tipe-P
TOPCon tipe-N
HJT tipe-N

Mengapa TOPCon Cepat Menjadi Teknologi Arus Utama?

Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi sel surya silikon kristalin telah bertransisi dari PERC tipe-P konvensional menuju teknologi tipe-N dengan efisiensi lebih tinggi. Di antaranya, TOPCon telah menjadi salah satu jalur teknologi tipe-N arus utama. Di satu sisi, wafer silikon tipe-N menawarkan keunggulan tertentu dalam sifat material, karakteristik degradasi, dan potensi peningkatan efisiensi. Di sisi lain, TOPCon menggunakan lapisan oksida terowongan dan struktur kontak pasivasi untuk mengurangi kehilangan rekombinasi pembawa tertentu, sehingga meningkatkan efisiensi konversi sel.

Dibandingkan dengan PERC tipe-P konvensional, TOPCon tipe-N umumnya menawarkan:

Efisiensi konversi sisi depan yang lebih tinggi, memungkinkan keunggulan efisiensinya tercermin bahkan pada modul monofasial;
Faktor bifasialitas yang relatif tinggi saat digunakan dalam desain modul bifasial;
Potensi lebih lanjut untuk peningkatan efisiensi konversi;
Sensitivitas yang lebih rendah terhadap mekanisme degradasi tertentu yang umumnya terkait dengan PERC tipe-P konvensional;
Kompatibilitas proses yang baik dengan infrastruktur manufaktur silikon kristalin yang ada, mendukung industrialisasi skala besar.

Perlu dicatat bahwa keunggulan TOPCon tidak terbatas pada pembangkitan daya bifasial.

Bahkan ketika dimasukkan ke dalam modul monofasial, efisiensi konversi sisi depannya yang lebih tinggi dapat memberikan manfaat kinerja.

Dalam konfigurasi modul bifasial, faktor bifasialitas yang lebih tinggi dapat lebih meningkatkan pemanfaatan sinar matahari yang mencapai sisi belakang modul.

Oleh karena itu, komersialisasi cepat TOPCon tidak semata-mata dihasilkan dari efisiensi lebih tinggi yang terkait dengan teknologi tipe-N.

Melainkan, hal ini mencerminkan keseimbangan yang menguntungkan antara:

Efisiensi konversi, biaya manufaktur, kompatibilitas proses, dan kematangan industri.

Selain Teknologi Sel: Metode Interkoneksi Apa Lagi yang Digunakan dalam Modul PV?

Selain jalur teknologi sel dan desain struktur seperti PERC, TOPCon, HJT, dan BC, modul PV juga dapat mengadopsi metode interkoneksi dan pengaturan sel yang berbeda.

Salah satu teknologi representatif adalah:

Teknologi Sel Shingled

Modul shingled biasanya membagi sel surya ukuran penuh menjadi strip yang relatif sempit, yang kemudian disusun dan dihubungkan secara elektrik melalui konfigurasi tumpang tindih. Dibandingkan dengan desain sel setengah potong atau multi-potong konvensional, fitur penentu teknologi shingled bukan sekadar pengurangan dimensi sel lebih lanjut. Teknologi ini juga mengubah struktur pengaturan dan interkoneksi antara unit sel individual. Desain ini dapat mengurangi celah antara unit sel konvensional dan kehilangan bayangan terkait interkoneksi tertentu, meningkatkan area penerimaan cahaya efektif dan kepadatan pengemasan modul, serta mendesain ulang jalur transmisi arus internal. Oleh karena itu, teknologi shingled lebih tepat dipahami sebagai teknologi interkoneksi modul, bukan sekadar metode pemotongan sel lainnya.

Fotovoltaik Film Tipis

Tidak seperti modul PV silikon kristalin, teknologi fotovoltaik film tipis tidak mengandalkan wafer silikon kristalin konvensional sebagai material intinya. Sebaliknya, teknologi ini umumnya melibatkan deposisi lapisan tipis material semikonduktor ke substrat seperti kaca, logam, atau material lain yang sesuai untuk mencapai konversi fotovoltaik.

Teknologi film tipis yang umum meliputi:

CdTe (Kadmium Telurida)
CIGS (Tembaga Indium Galium Selenida)
Teknologi Film Tipis Silikon Amorf, dan lainnya.

Dibandingkan dengan modul silikon kristalin, produk film tipis berbeda dalam sistem material, proses manufaktur, karakteristik suhu, dan skenario aplikasi. Namun, modul silikon kristalin terus mendominasi pasar PV secara keseluruhan dalam hal skala pasar. Teknologi film tipis dan silikon kristalin tidak boleh dipandang sekadar sebagai pengganti langsung. Sebaliknya, keduanya mewakili jalur teknologi fotovoltaik yang berbeda berdasarkan material dan proses manufaktur yang berbeda.

Fotovoltaik Perovskit

Selain teknologi silikon kristalin dan film tipis yang sudah mapan secara komersial, industri PV terus mengembangkan jalur teknologi baru.

Salah satu bidang yang menarik banyak perhatian adalah:

Fotovoltaik Perovskit

Fotovoltaik perovskit mewakili generasi baru teknologi sel surya dan masih berada dalam periode riset, pengembangan, dan industrialisasi yang cepat.

Arah pengembangan saat ini meliputi:

Sel Surya Perovskit Single-Junction

Sel surya perovskit menggunakan material semikonduktor dengan struktur kristal perovskit untuk menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Material ini menawarkan potensi besar untuk efisiensi konversi tinggi. Saat ini, fotovoltaik perovskit oleh karena itu lebih tepat dianggap sebagai teknologi baru yang bergerak menuju komersialisasi yang lebih luas, daripada teknologi arus utama yang sudah mapan yang telah menggantikan modul silikon kristalin.

Lanskap teknologi PV yang lebih luas dapat diringkas sebagai berikut:

Kategori Teknologi	Teknologi Representatif	Status Pengembangan Saat Ini
PV Silikon Kristalin	BSF, PERC, TOPCon, HJT, BC	Kategori teknologi dominan di pasar saat ini
PV Film Tipis	CdTe, CIGS, dll.	Terkomersialisasi, tetapi mencakup pangsa pasar keseluruhan yang relatif kecil
Teknologi PV Baru	Perovskit, Tandem Perovskit/Silikon	Riset, pengembangan, dan industrialisasi berkelanjutan

Secara keseluruhan, pasar modul PV tetap didominasi oleh teknologi silikon kristalin, sementara sel surya silikon kristalin sedang bertransisi dari PERC tipe-P konvensional menuju teknologi tipe-N dengan efisiensi lebih tinggi. Di antaranya, TOPCon telah menjadi salah satu jalur teknologi arus utama, sementara HJT dan berbagai konfigurasi teknologi BC terus berkembang. Sementara itu, fotovoltaik film tipis dan teknologi perovskit mewakili arah yang berbeda dalam evolusi teknologi sel surya yang lebih luas.

Dari perspektif rantai pasokan, modul PV menghubungkan material silikon hulu dan manufaktur sel surya dengan sistem PV hilir, berfungsi sebagai tahap kunci dalam mengubah perangkat fotovoltaik menjadi produk jadi. Perkembangan dari kuarsa, silikon tingkat metalurgi, dan polisilikon menjadi wafer silikon dan sel surya, diikuti oleh interkoneksi elektrik, enkapsulasi, dan perakitan struktural, mencerminkan urutan terintegrasi dari pemrosesan material, manufaktur semikonduktor, dan desain modul. Pada tingkat produk modul, format sel, dimensi, metode pemotongan, dan teknologi sel lebih lanjut membedakan konfigurasi produk yang berbeda.

Istilah industri seperti format 48, 18X, 210R, TOPCon, HJT, dan BC menggambarkan aspek yang berbeda dari spesifikasi produk, kategori dimensi, dan jalur teknologi. Bersama-sama, istilah-istilah ini mendefinisikan karakteristik teknis dan struktural utama modul PV. Memahami modul PV oleh karena itu dapat dimulai dengan beberapa pertanyaan mendasar:

Dari mana modul PV berasal? Terbuat dari apa? Bagaimana spesifikasinya dirancang? Dan teknologi sel surya apa yang digunakannya?

Dalam kerangka ini, polisilikon, wafer silikon, sel surya, format modul, dimensi sel, dan jalur teknologi bukanlah konsep yang terisolasi. Sebaliknya, semuanya mewakili aspek yang saling terkait dari produk modul PV yang lengkap. Seiring terus berkembangnya teknologi sel surya, sistem material, dan persyaratan pasar hilir, modul PV akan mengalami optimasi lebih lanjut dalam efisiensi konversi, keluaran daya, keandalan, biaya, dan kompatibilitas dengan berbagai aplikasi sistem PV.