Masa depan sel surya perovskite bersinar sedikit lebih terang

Di situlah bahan lain, yang relatif baru dalam sains, masuk -- perovskit halida logam.Ketika terletak di tengah sel surya, struktur kristal ini juga mengubah cahaya menjadi listrik, tetapi dengan biaya yang jauh lebih rendah daripada silikon.Selanjutnya, sel surya berbasis perovskite dapat dibuat menggunakan substrat kaku dan lentur sehingga, selain lebih murah, mereka bisa lebih ringan dan fleksibel.Tetapi, untuk memiliki potensi dunia nyata, prototipe ini perlu ditingkatkan dalam ukuran, efisiensi, dan umur.

Sekarang, dalam sebuah studi baru, diterbitkan di Energi Nano, para peneliti di Unit Bahan Energi dan Ilmu Permukaan, yang dipimpin oleh Profesor Yabing Qi, di Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) telah menunjukkan bahwa menciptakan salah satu bahan mentah yang diperlukan untuk perovskit dengan cara yang berbeda dapat menjadi kunci untuk keberhasilan sel-sel ini.

"Ada bubuk kristal yang diperlukan di perovskit yang disebut FAPbI3, yang membentuk lapisan penyerap perovskit," jelas salah satu penulis utama, Dr. Guoqing Tong, Postdoctoral Scholar di Unit.“Sebelumnya, lapisan ini dibuat dengan menggabungkan dua bahan – PbI2 dan FAI. Reaksi yang terjadi menghasilkan FAPbI3. Tetapi cara ini jauh dari sempurna. Seringkali ada sisa salah satu atau kedua bahan asli, yang dapat menghambat efisiensi sel surya."

Untuk menyiasatinya, para peneliti mensintesis bubuk kristal menggunakan metode rekayasa bubuk yang lebih tepat.Mereka masih menggunakan salah satu bahan mentah-PbI2 -- tetapi juga termasuk langkah-langkah tambahan, yang meliputi, antara lain, memanaskan campuran hingga 90 derajat Celcius dan dengan hati-hati melarutkan dan menyaring sisa makanan.Ini memastikan bahwa bubuk yang dihasilkan berkualitas tinggi dan sempurna secara struktural.

Manfaat lain dari metode ini adalah stabilitas perovskit meningkat pada suhu yang berbeda.Ketika lapisan penyerap perovskit terbentuk dari reaksi aslinya, ia stabil pada suhu tinggi.Namun, pada suhu kamar, warnanya berubah dari coklat menjadi kuning, yang tidak ideal untuk menyerap cahaya.Versi yang disintesis berwarna coklat bahkan pada suhu kamar.

Di masa lalu, para peneliti telah menciptakan sel surya berbasis perovskit dengan efisiensi lebih dari 25%, yang sebanding dengan sel surya berbasis silikon.Namun, untuk memindahkan sel surya baru ini ke luar lab, diperlukan ukuran yang lebih besar dan stabilitas jangka panjang.

“Sel surya skala lab berukuran kecil,” kata Prof. Qi.“Ukuran masing-masing sel hanya sekitar 0,1 cm2. Sebagian besar peneliti fokus pada ini karena lebih mudah dibuat. Namun, dalam hal aplikasi, kami membutuhkan modul surya yang jauh lebih besar. Umur sel surya juga lebih besar. sesuatu yang perlu kita perhatikan. Meskipun efisiensi 25% sebelumnya telah dicapai, masa pakainya paling lama, beberapa ribu jam. Setelah ini, efisiensi sel mulai menurun."

Menggunakan bubuk perovskit kristal yang disintesis, Dr. Tong, bersama Teknisi Unit Penelitian Dr. Dae-Yong Son dan ilmuwan lain di Unit Prof. Qi, mencapai efisiensi konversi lebih dari 23% di sel surya mereka, tetapi masa pakainya lebih dari 2000 jam.Ketika mereka meningkatkan ke modul surya 5x5cm2, mereka masih mencapai efisiensi lebih dari 14%.Sebagai bukti konsep, mereka membuat perangkat yang menggunakan modul surya perovskit untuk mengisi baterai lithium ion.

Hasil ini merupakan langkah penting menuju sel surya dan modul berbasis perovskit yang efisien dan stabil yang suatu hari nanti dapat digunakan di luar lab.“Langkah kami selanjutnya adalah membuat modul surya yang berukuran 15x15cm2 dan memiliki efisiensi lebih dari 15%,” kata Dr. Tong."Suatu hari saya berharap kita dapat memberi daya pada gedung di OIST dengan modul surya kita."

Pekerjaan ini didukung oleh Program Bukti Konsep dari OIST Technology Development and Innovation Center.