Pigmen organik meningkatkan stabilitas sel surya tandem di bawah kondisi hujan melalui mekanisme berikut:
1. Hidrofobisitas (Ketahanan terhadap Air)
- Lapisan Tahan Air: Pigmen organik seperti quinacridone (QA) membentuk lapisan hidrofobik di permukaan sel, mencegah air hujan menembus struktur perovskit atau silikon. Lapisan ini mengurangi risiko korosi dan degradasi material akibat kelembapan1.
- Pengurangan Refleksi Cahaya: Permukaan hidrofobik meminimalkan genangan air di panel surya, sehingga cahaya matahari tidak terhalang atau terpantul secara berlebihan saat hujan1.
2. Pasivasi Cacat Permukaan
- Perbaikan Cacat Kristal: Pigmen organik seperti CF3-TEA mengisi celah mikroskopis pada lapisan perovskit atau silikon, mencegah air meresap ke dalam celah tersebut dan mempercepat degradasi. Hal ini menjaga integritas struktural sel1.
- Penghambatan Rekombinasi Nonradiatif: Cacat permukaan yang diminimalkan mengurangi kehilangan energi akibat rekombinasi elektron-lubang, yang rentan terjadi di lingkungan lembap1.
3. Pembersihan Alami oleh Air Hujan
- Efek Self-Cleaning: Lapisan hidrofobik pigmen organik memungkinkan air hujan mengalir lebih cepat, membawa partikel debu atau kotoran yang menempel di permukaan sel. Ini menjaga transmisi cahaya optimal meskipun dalam kondisi hujan1.
4. Stabilitas Kimia
- Ketahanan terhadap Oksidasi: Struktur molekul pigmen organik seperti QA stabil secara kimiawi, sehingga tidak mudah terdegradasi oleh paparan air atau kelembapan berkepanjangan1.
Contoh Implementasi
- Studi pada Sel Perovskit Tunggal:
Penggunaan QA meningkatkan retensi efisiensi hingga 90% setelah 1.000 jam paparan kelembapan tinggi, menunjukkan ketahanan yang signifikan terhadap air1. - Aplikasi pada Tandem Perovskit/Silikon:
Lapisan CF3-TEA pada silikon bertekstur mikro meningkatkan stabilitas sel dengan mempertahankan efisiensi >90% meskipun terpapar hujan atau kelembapan ekstrem1.
Perbandingan dengan Sel Tanpa Pigmen Organik
| Parameter | Dengan Pigmen Organik | Tanpa Pigmen Organik |
|---|---|---|
| Ketahanan Air | Tinggi (lapisan hidrofobik) | Rendah (rentan korosi) |
| Efisiensi Saat Hujan | Tetap stabil (~21-31%) | Menurun drastis |
| Biaya Perawatan | Rendah | Tinggi (perbaikan rutin) |
Kesimpulan
Pigmen organik seperti QA dan CF3-TEA meningkatkan stabilitas sel surya tandem di bawah hujan melalui:
- Pembentukan lapisan hidrofobik yang mencegah penetrasi air.
- Pasivasi cacat permukaan untuk mencegah degradasi struktural.
- Efek self-cleaning yang menjaga transmisi cahaya.
Studi menunjukkan bahwa integrasi pigmen organik adalah strategi efektif untuk memastikan kinerja optimal sel surya tandem di wilayah beriklim tropis atau curah hujan tinggi1. Boy138