Saat Matahari Bertemu Nano: Potensi dan Arah Riset Quantum Dots Solar Cell di Indonesia
KOMUNICA.ID | Quantum Dots Solar Cell (QDSC) – sel surya berbasis titik kuantum berukuran nanometer – makin mendekati komersialisasi. Efisiensi laboratorium untuk QDSC telah tembus ~18% dan terus naik, membuka peluang baru untuk aplikasi fleksibel, tembus cahaya, hingga tandem. Indonesia, dengan sumber surya melimpah dan rencana penambahan PLTS belasan gigawatt dalam RUPTL terbaru, berada pada posisi strategis untuk mendorong pilot project dan hilirisasi riset QDSC.
Mengapa QDSC Relevan untuk Indonesia?
- Sumber surya melimpah & tersebar luas. Indonesia menerima radiasi harian rata-rata sekitar 4,8 kWh/m² (GHI) – kompetitif dibanding banyak negara maju – sehingga PLTS menjadi opsi yang masuk akal di hampir semua provinsi.
- Arah kebijakan pro-surya. RUPTL 2025–2034 menargetkan lompatan kapasitas EBT—dengan sekitar 17 GW kontribusi surya hingga 2034 dan mendorong kolaborasi swasta. Ini memperkuat ruang uji-coba teknologi fotovoltaik baru termasuk QDSC.
QDSC dalam Sekilas Teknologi
Apa itu QDSC? Sel surya yang menggunakan quantum dots – nanokristal semikonduktor – sebagai penyerap cahaya. Ukuran nanonya membuat celah pita (bandgap) bisa “disetel” untuk menangkap spektrum cahaya tertentu, ideal untuk sel tandem (mis. di atas silikon) dan modul semitransparan/fleksibel.
Status performa:
- Rekor efisiensi QDSC (perovskite quantum dots) telah mencapai ~18,3% (2025); laporan sebelumnya menunjukkan ~18,1% dengan peningkatan stabilitas. Tren riset kini menitikberatkan pada rekayasa antarmuka dan pasivasi permukaan.
- Untuk PbS colloidal quantum dot (CQD), efisiensi tersertifikasi telah mendekati sekitar ~14%, dengan strategi peningkatan lewat arsitektur pin, ETL ZnO yang dioptimasi, dan teknik pasivasi.
Keunggulan khas QDSC:
- Proses bersuhu rendah & berbasis larutan → cocok ke substrat fleksibel dan BIPV (kaca gedung berwarna/tembus cahaya);
- Penalaan spektral dapat dirancang untuk kondisi tropis/hari berawan;
- Potensi tandem menaikkan efisiensi sistem ketika dipasangkan di atas silikon/perovskit konvensional. Ulasan dan payung literatur terkini menguatkan arah ini.
Isu & tantangan:
- Stabilitas iklim tropis (panas/lembap): degradasi karena lembap/oksigen menuntut enkapsulasi dan kimia ligan yang tahan.
- Toksisitas timbal (untuk keluarga PbS/perovskit tertentu): mitigasi lewat enkapsulasi, protokol EHS, dan riset bebas-timbal (mis. AgBiS₂, CuInS₂) jadi prioritas.
- Skalabilitas manufaktur: konsistensi lapisan, kontrol antarmuka, dan yield perangkat—area aktif riset proses.
Peta Peluang Implementasi di Indonesia
- BIPV Perkotaan (Bangunan Perkantoran/Kampus/Rumah Sakit). QDSC semitransparan untuk fasad/kaca atap yang memadukan estetika dan produksi listrik—pas untuk kota padat ruang. Didukung karakter proses suhu rendah dan tunable warna/transmisi.
- PLTS Terapung & Pesisir dengan modul ringan/fleksibel—berpotensi menekan beban struktural & memudahkan pemasangan retrofit. Pembangunan PLTS terapung kian marak di RUPTL terbaru, memberi testbed yang relevan.
- Pertanian Surya (agrivoltaics): QDSC dapat diatur spektrumnya agar sebagian cahaya tetap lewat ke tanaman (mis. melepas hijau/merah tertentu), menjaga hasil dan menambah pendapatan energi.
- IoT & Elektronik Tipis untuk lokasi terpencil—memanfaatkan QDSC fleksibel sebagai power film berbiaya rendah.
Agenda Riset Pengembangan untuk Optimasi (Roadmap 3–5 Tahun)
- Material & Kimia Permukaan
- Pasivasi non-radiatif (ligan short-chain, crosslinker anorganik) & kontrol ukuran QD untuk bandgap matching iklim tropis.
- Lead-reduced/lead-free QDs (AgBiS₂, CuInS₂, perovskit anorganik bebas Pb) sambil menjaga efisiensi >12–15%.
- Arsitektur Perangkat
- Optimasi ETL ZnO/SnO₂ dan HTL polimer/inorganik untuk menekan interface loss; stack p-i-n yang kompatibel dengan roll-to-roll.
- Tandem tipis (QDSC//Si atau QDSC//perovskit) untuk boost efisiensi sistem. Sejalan lonjakan efisiensi tandem industri.
- Reliabilitas Tropis & Standar Uji
- Stress test panas-lembap (85 °C/85% RH), UV, kabut garam (untuk pesisir), uji soiling tropis; paket enkapsulasi multilapis.
- Manufaktur & Daya Saing Biaya
- Scaling ke slot-die/gravure/spray pada web plastik/kaca; inline metrology untuk ketebalan & keseragaman film; evaluasi LCOE untuk BIPV dan IoT.
- Keselamatan, Lingkungan & Sirkularitas (EHS)
- Protokol penanganan timbal tertutup, take-back modul, dan rute daur ulang/pemulihan QD; penjajaran dengan SDG 12.
- Ekosistem & Kapasitas
- Konsorsium BRIN–PT–Perguruan Tinggi–Industri Kaca/Polimer–PLN untuk pilot line 10–50 m²/hari; memanfaatkan klaster riset kuantum/energi nasional.
Rekomendasi Kebijakan & Langkah Nyata
- Skema demonstrator BIPV di gedung pemerintah/kampus (1–3 tahun) dengan procurement yang membuka ruang teknologi baru (QDSC).
- Insentif TKDN & sandbox regulasi untuk modul inovatif (fleksibel/semitransparan) agar bisa diuji pasar tanpa beban sertifikasi penuh awal. Selaras dorongan investasi swasta di RUPTL baru.
- Dana kolaboratif TRL 4→6: matching fund riset-industri untuk enkapsulasi tropis, roll-to-roll, dan pilot fab.
- Peta jalan SDG energi bersih: mengaitkan target proyek QDSC dengan indikator SDG7 nasional.
Keterkaitan dengan Sustainable Development Goals (SDGs)
- SDG 7 – Energi Bersih & Terjangkau: memperluas akses energi modern melalui PLTS inovatif, menurunkan biaya via efisiensi & manufaktur larutan.
- SDG 9 – Industri, Inovasi, & Infrastruktur: mendorong hilirisasi material maju, pilot line manufaktur, dan rantai nilai fotovoltaik domestik.
- SDG 12 – Konsumsi & Produksi Bertanggung Jawab: desain aman (EHS), daur ulang, dan take-back modul QD; kerangka konsumsi/produksi berkelanjutan.
- SDG 13 – Aksi Iklim: penetrasi PLTS menekan emisi listrik; QDSC membuka aplikasi baru (BIPV/IoT) untuk mempercepat dekarbonisasi beban kecil-menengah. Kerangka SDGs global.
Sebagai Catatan
- Meskipun belum banyak proyek publik BIPV (Building-Integrated Photovoltaics) yang eksplisit di Indonesia tercatat dalam publikasi populer, data di atas memberikan konteks kuat bahwa skema tenaga surya (atap, ground, floating) sudah berjalan dan tiruan BIPV bisa dijajaki.
- Data menunjukkan bahwa transisi menuju tenaga surya di Indonesia bukan hanya wacana: misalnya, industri mulai aktif memasang PLTS atap dalam skala megawatt.
- Untuk teknologi seperti Quantum Dots Solar Cell (QDSC), penting melihat “jangka demonstrasi” terlebih dahulu (seperti skema floating/ground/atap yang ada) sebagai pilot line sebelum memasuki komersialisasi.
Penutup: Jendela Emas Teknologi Surya Nano
Indonesia memasuki dekade elektrifikasi bersih. Dengan matahari yang melimpah, sinyal kebijakan yang condong ke EBT, dan kapasitas riset material yang tumbuh, QDSC menawarkan ceruk unik: modul tipis, fleksibel, dan semitransparan yang sanggup merasuk ke bangunan, pertanian, hingga perangkat cerdas. Tantangan stabilitas, toksisitas, dan skala produksi bukan penghalang, melainkan agenda riset yang jelas. Investasi pada pilot project dan pilot line domestik akan menjadi katalis agar “surya nano” tak berhenti di jurnal—melainkan menyala di fasad, lahan, dan grid Indonesia.
Referensi: Efisiensi & perkembangan QDSC: pv-magazine (2025) – rekor 18,3% perovskite QD; New Atlas (2024) – 18,1% & peningkatan stabilitas; ulasan antarmuka PbS/ZnO & strategi pasivasi. (pv magazine International).
Status PbS CQD: Advanced Materials (2025) – pin PbS ~14% tersertifikasi; ACS Applied Energy Materials (2025) – CQD dengan ETL oksida berkelanjutan. (Wiley Online Library).
Ulasan teknologi & arah riset: ScienceDirect review (2025) dan RSC Chemical Science (2024) – strategi loading QD dan bottleneck; UNIST/China records. (ScienceDirect).
Stabilitas & reliabilitas: Adv. Energy Materials (2021) – tantangan stabilitas QD/PSC & pendekatan mitigasi. (Wiley Online Library)
Penulis: Suyatno (Mahasiswa Doktoral Teknik Elektro Telkom University)
