Lapisan Kimia Baru Untuk Efisiensi Sel Surya Perovskite Telah Ditemukan

Amerika – Periset di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional Departemen Energi Amerika Serikat (NREL) menciptakan sel surya Perovskite dengan efisiensi lingkungan dan bersifat stabil. Penemuan ini membawa teknologi baru selangkah lebih dekat kepada penyebaran energi terbarukan secara komersial.
Selama dekade terakhir, perovskites telah berkembang dengan cepat menjadi teknologi yang menjanjikan. Sekarang dengan kemampuan untuk mengubah sekitar 23% persen sinar matahari menjadi listrik, perangkatnya cukup tahan lama untuk pemakaian jangka panjang meski masih ada perbaikan sedikit.
Sel surya NREL yang tak terenkapsulasi – sel yang digunakan untuk pengujian yang tidak memiliki penghalang pelindung seperti kaca di antara bagian konduktif dan elemen sel – telah memegang 94 persen efisiensi setelah 1.000 jam penggunaan terus-menerus di bawah kondisi sekitar.
“Selama pengujian, kami dengan sengaja menekankan sel-sel itu lebih sulit daripada aplikasi dunia nyata dalam upaya mempercepat penuaan,” kata Joseph Luther, seperti dilansir solar power word online.
Menurut Luther, sel surya di lapangan hanya beroperasi saat matahari padam. Dalam kasus ini, bahkan setelah 1.000 jam pengujian, sel mampu menghasilkan tenaga sepanjang waktu.
Sementara pengujian lebih lanjut, diperlukan untuk membuktikan sel bisa bertahan selama 20 tahun atau lebih di lapangan. Penelitian ini merupakan patokan penting untuk menentukan bahwa sel surya perovskite lebih stabil dari perkiraan sebelumnya.
Desain khas sel surya perovskite menukarkan antara bahan transportasi lubang, sebuah film tipis dari molekul organik yang disebut spiro-OMeTAD yang di doping dengan ion litium dan lapisan transpor elektron yang terbuat dari titanium dioksida (TiO2). Jenis sel surya ini mengalami penurunan efisiensi langsung hampir 20 persen dan kemudian terus menurun karena semakin tidak stabil.
“Apa yang ingin kita lakukan adalah menghilangkan link yang paling lemah di sel surya,” kata Luther. Para peneliti berteori bahwa mengganti lapisan spiro-OMeTAD dapat menghentikan penurunan awal efisiensi di dalam sel. Ion lithium dalam film spiro-OMeTAD bergerak tak terkendali di seluruh perangkat dan menyerap air.
Gerakan bebas ion dan adanya air menyebabkan sel terdegradasi. Sebuah molekul baru, yang dijuluki EH44 dan dikembangkan oleh Alan Sellinger di Colorado School of Mines, memasukkannya sebagai pengganti spiro-OMeTAD karena mampu menghilangkan air dan tidak mengandung lithium. “Kedua manfaat tersebut membuat kami percaya materi ini akan menjadi pengganti yang lebih baik,” kata Luther.
Penggunaan EH44 sebagai lapisan atas memecahkan degradasi yang lebih bertahap namun tidak menyelesaikan penurunan awal yang cepat dan terlihat pada efisiensi sel. Para peneliti mencoba pendekatan lain, kali ini menukar lapisan bawah sel TiO2 dengan timah oksida (SnO2).
Dengan kedua EH44 dan SnO2 di tempat, serta pengganti stabil untuk bahan perovskite dan elektroda logam, efisiensi sel surya tetap stabil. Eksperimen menemukan bahwa lapisan SnO2 baru memecahkan masalah susunan kimia yang terlihat di lapisan perovskite saat disimpan ke film TiO2 yang asli.
“Studi ini mengungkapkan bagaimana membuat perangkat jauh lebih stabil,” kata Luther. “Ini menunjukkan kepada kita bahwa masing-masing lapisan di dalam sel dapat memainkan peran penting dalam degradasi, bukan hanya lapisan perovskite yang aktif.”
Pendanaan untuk penelitian tersebut berasal dari kantong Departemen Tenaga Energi Amerika Serikat. NREL sendiri adalah laboratorium nasional utama milik Departemen Energi Amerika Serikat untuk penelitian dan pengembangan energi terbarukan dan efisiensi energi. NREL dioperasikan untuk Departemen Energi oleh The Alliance for Sustainable Energy, LLC. (Liy)
Article Bottom AD