Apakah pigmen organik dapat meningkatkan efisiensi sel surya tandem perovskit/silikon

Ya, pigmen organik terbukti meningkatkan efisiensi sel surya tandem perovskit/silikon. Berikut penjelasan berdasarkan hasil riset terkini:

1. Mekanisme Peningkatan Efisiensi

a. Pasivasi Cacat Permukaan

Pigmen organik seperti CF3-TEA (senyawa berbasis tiofenetilammonium) dan quinacridone (QA) mengisi celah pada struktur perovskit atau silikon, mengurangi cacat yang menyebabkan rekombinasi elektron-lubang.

• Contoh: Lapisan CF3-TEA pada permukaan silikon bertekstur mikro mengurangi cacat kristal, meningkatkan transfer elektron dan menekan rekombinasi nonradiatif12.
• Hasil: Efisiensi sel tandem mencapai hampir 31% (tertinggi untuk sel perovskit/silikon)2.

b. Transfer Muatan Terarah

Pigmen organik memiliki tingkat energi yang sesuai untuk memfasilitasi aliran muatan:

• QA memungkinkan transfer lubang (hole) terarah dari perovskit ke lapisan transpor muatan, meningkatkan ekstraksi energi3.
• CF3-TEA menyelaraskan tingkat energi antarmuka, mengurangi hambatan transfer elektron2.

c. Hidrofobisitas

Lapisan pigmen organik membuat permukaan sel tahan air, mencegah degradasi akibat kelembapan:

• Sel dengan QA mempertahankan 90% efisiensi awal setelah 1.000 jam operasi3.
• CF3-TEA menjaga 90% efisiensi setelah 500 jam pada sel tandem2.

2. Data Efisiensi

3. Pengurangan Biaya Produksi

• Substrat Murah: Pigmen organik memungkinkan penggunaan wafer silikon Czochralski bertekstur mikro (biaya 50% lebih rendah dibandingkan wafer halus/berstruktur nano)12.
• Material Ekonomis: QA hanya berharga $0,50/kg, jauh lebih murah daripada lapisan antarmuka berbasis logam3.
• Proses Sederhana: Teknik aplikasi seperti spray coating atau spin-coating mengurangi kebutuhan alat mahal23.

4. Keunggulan Utama

1. Efisiensi Tinggi: Kombinasi pasivasi cacat dan transfer muatan optimal meningkatkan efisiensi hingga 31% pada sel tandem2.
2. Stabilitas Jangka Panjang: Lapisan hidrofobik melindungi dari kelembapan dan suhu ekstrem3.
3. Skalabilitas Industri: Proses aplikasi sederhana dan substrat murah mendukung produksi massal12.

5. Tantangan dan Solusi

• Konsistensi Lapisan: Aplikasi spray coating pada permukaan bertekstur memerlukan kontrol presisi2.
• Kompatibilitas Material: Tingkat energi pigmen harus sesuai dengan perovskit/silikon untuk transfer muatan optimal2.

Kesimpulan

Pigmen organik seperti CF3-TEA dan QA terbukti meningkatkan efisiensi sel surya tandem perovskit/silikon melalui:

1. Pasivasi cacat permukaan.
2. Transfer muatan terarah.
3. Perlindungan hidrofobik.

Dengan efisiensi mendekati 31% dan biaya produksi rendah, teknologi ini berpotensi merevolusi industri energi surya, menjadikannya kompetitif dengan sel silikon konvensional. Boy138