Ya, terdapat perbedaan efisiensi yang signifikan antara sel surya tandem dengan lapisan pigmen organik dan tanpa lapisan pigmen organik, terutama di bawah kondisi panas tinggi. Berikut analisis berdasarkan hasil penelitian:
1. Perbedaan Efisiensi pada Kondisi Panas Tinggi
a. Sel dengan Pigmen Organik (Quinacridone/QA)
- Efisiensi Awal: Meningkat dari 18,9% menjadi 21,1% setelah penambahan lapisan QA pada sel perovskit tunggal.
- Stabilitas Termal:
- Mempertahankan 90% efisiensi awal setelah 1.000 jam dalam kondisi pencahayaan ambien (termasuk paparan panas dan kelembapan).
- Lapisan QA bersifat hidrofobik, mencegah penumpukan air yang mempercepat degradasi termal.
- Struktur supermolekuler QA stabil terhadap panas dan cahaya, mengurangi rekombinasi elektron-lubang nonradiatif yang dipicu suhu tinggi.
b. Sel Tanpa Pigmen Organik
- Efisiensi Awal: 18,9% (tanpa QA) pada sel perovskit tunggal.
- Stabilitas Termal:
- Efisiensi turun drastis karena cacat permukaan dan rekombinasi nonradiatif yang meningkat akibat panas.
- Tanpa lapisan pelindung, material perovskit/silikon rentan terdegradasi oleh suhu tinggi.
2. Mekanisme Peningkatan oleh Pigmen Organik
- Pasivasi Cacat Permukaan:
QA mengisi celah pada struktur perovskit, mengurangi cacat yang memperparah rekombinasi elektron-lubang saat suhu naik. - Hidrofobisitas:
Lapisan QA mencegah air menempel di permukaan, mengurangi risiko degradasi termal akibat kombinasi panas dan kelembapan. - Transfer Muatan Optimal:
Tingkat energi QA memfasilitasi transfer lubang (hole) terarah, meningkatkan ekstraksi energi meski dalam kondisi panas.
3. Perbandingan Data
| Parameter | Dengan Pigmen Organik | Tanpa Pigmen Organik |
|---|---|---|
| Efisiensi Awal | 21,1% (tunggal) | 18,9% (tunggal) |
| Retensi Efisiensi (1.000 jam) | 90% | Turun drastis |
| Ketahanan Termal | Tinggi (struktur stabil) | Rendah (degradasi cepat) |
| Biaya Produksi | Rendah ($0,50/kg) | Tinggi (material konvensional) |
4. Studi Pendukung
- Florida State University:
QA meningkatkan efisiensi sel perovskit 12% dan mempertahankan stabilitas di bawah panas melalui pasivasi cacat dan hidrofobisitas. - Universitas Nanchang:
Lapisan organik seperti CF3-TEA pada sel tandem perovskit/silikon meningkatkan efisiensi hingga hampir 31% dengan biaya substrat silikon 50% lebih rendah.
5. Tantangan Sel Tanpa Pigmen Organik
- Degradasi Termal: Peningkatan suhu mempercepat rekombinasi nonradiatif dan kerusakan struktural.
- Biaya Tinggi: Penggunaan material konvensional (misal: wafer silikon halus) memerlukan proses produksi mahal.
Kesimpulan
Lapisan pigmen organik seperti QA meningkatkan efisiensi dan stabilitas sel surya tandem di bawah panas tinggi melalui:
- Pasivasi cacat permukaan untuk mengurangi kehilangan energi.
- Hidrofobisitas yang mencegah degradasi termal-kelembapan.
- Transfer muatan terarah yang optimal.
Sel dengan pigmen organik menunjukkan efisiensi lebih tinggi (21–31%) dan stabilitas jangka panjang dibandingkan sel tanpa pigmen, bahkan dalam kondisi panas ekstrem. Teknologi ini menjanjikan untuk aplikasi di daerah beriklim tropis atau lingkungan dengan paparan panas tinggi. Boy138