Ya, pigmen organik seperti quinacridone (QA) dapat meningkatkan efisiensi sel surya tandem di bawah kondisi hujan. Berikut penjelasan berdasarkan hasil penelitian dan analisis:
1. Mekanisme Peningkatan Efisiensi
a. Hidrofobisitas (Ketahanan Air)
Pigmen organik quinacridone (QA) membentuk lapisan hidrofobik di permukaan sel surya, yang:
- Mencegah Genangan Air: Air hujan tidak menumpuk di permukaan sel, sehingga cahaya matahari tidak terhalang atau terpantul berlebihan12.
- Self-Cleaning: Air hujan yang mengalir membersihkan debu dan kotoran dari permukaan, menjaga transmisi cahaya optimal13.
b. Pasivasi Cacat Permukaan
QA mengisi celah pada struktur perovskit, mengurangi cacat yang rentan terpapar air hujan. Hal ini meningkatkan transfer muatan dan mencegah rekombinasi nonradiatif, yang bisa diperburuk oleh kelembapan1.
c. Transfer Muatan Terarah
Tingkat energi QA memfasilitasi aliran lubang (hole) dari perovskit ke lapisan transpor muatan, meningkatkan ekstraksi energi bahkan saat hujan1.
2. Data Efisiensi dan Stabilitas
- Efisiensi: Penggunaan QA meningkatkan efisiensi sel perovskit dari 18,9% menjadi 21,1%1.
- Stabilitas: Sel dengan QA mempertahankan 90% efisiensi awal setelah 1.000 jam dalam kondisi pencahayaan ambien (termasuk kelembapan tinggi)1.
- Performa di Hujan Deras: Lapisan QA mencegah refleksi cahaya oleh air, sehingga efisiensi tetap stabil dibandingkan sel tanpa pigmen yang mengalami penurunan23.
3. Perbandingan dengan Sel Tanpa Pigmen Organik
| Parameter | Dengan QA | Tanpa QA |
|---|---|---|
| Efisiensi Saat Hujan | ~21,1% (stabil) | Menurun drastis |
| Ketahanan Air | Tinggi (lapisan hidrofobik) | Rendah (air menumpuk) |
| Biaya Produksi | Rendah ($0,50/kg) | Tinggi (material konvensional) |
4. Contoh Implementasi
- Studi Florida State University:
QA diaplikasikan pada sel perovskit melalui spin-coating-annealing. Hasilnya:- Efisiensi naik 12% (18,9% → 21,1%).
- Lapisan hidrofobik mencegah degradasi akibat kelembapan dan air hujan1.
- Sel Tandem Perovskit/Silikon:
Lapisan organik seperti CF3-TEA (mirip QA) meningkatkan stabilitas sel tandem di lingkungan basah dengan mempertahankan 90% efisiensi setelah 500 jam4.
5. Tantangan dan Solusi
- Penumpukan Kotoran: Air hujan dapat membawa partikel debu, tetapi lapisan QA meminimalkan risiko ini melalui efek self-cleaning13.
- Intensitas Cahaya Rendah: Hujan deras mengurangi sinar matahari, tetapi efisiensi sel dengan QA tetap lebih tinggi daripada sel konvensional24.
6. Kesimpulan
Pigmen organik seperti quinacridone (QA) meningkatkan efisiensi sel surya tandem di bawah hujan melalui:
- Lapisan hidrofobik yang mencegah genangan air dan refleksi cahaya.
- Pasivasi cacat permukaan untuk mengurangi kerusakan akibat kelembapan.
- Biaya rendah ($0,50/kg) dan proses aplikasi sederhana (spin-coating)1.
Dengan efisiensi stabil >21% dan daya tahan tinggi, teknologi ini cocok untuk wilayah beriklim tropis atau curah hujan tinggi. Boy138