Ya, terdapat perbedaan efisiensi yang signifikan antara sel surya tandem dengan lapisan pigmen organik dan tanpa lapisan pigmen organik. Berikut analisis berdasarkan penelitian terkini:
1. Perbedaan Efisiensi
a. Sel Tandem dengan Pigmen Organik
- Quinacridone (QA) pada Sel Perovskit:
- Efisiensi sel tunggal meningkat dari 18,9% menjadi 21,1% setelah penambahan lapisan QA1.
- Mekanisme: QA mengisi cacat permukaan perovskit, mengurangi rekombinasi nonradiatif, dan meningkatkan transfer muatan terarah.
- CF3-TEA pada Tandem Perovskit/Silikon:
- Efisiensi sel tandem mencapai hampir 31% menggunakan wafer silikon Czochralski bertekstur mikro (biaya 50% lebih rendah)3.
- Lapisan CF3-TEA menghaluskan cacat permukaan silikon, meningkatkan transfer elektron dan menekan rekombinasi.
b. Sel Tandem Tanpa Pigmen Organik
- Sel Tandem Konvensional:
2. Perbandingan Data
| Parameter | Dengan Pigmen Organik | Tanpa Pigmen Organik |
|---|---|---|
| Efisiensi Maksimum | 21,1% (tunggal), 31% (tandem) | 18,9% (tunggal), ~29% (tandem) |
| Stabilitas Jangka Panjang | 90% efisiensi setelah 500–1.000 jam13 | Menurun drastis (<40% dalam 12 minggu)5 |
| Biaya Substrat | Rendah (wafer silikon bertekstur mikro) | Tinggi (wafer halus/nano) |
| Ketahanan Lingkungan | Tahan kelembapan, panas, dan UV | Rentan degradasi |
3. Mekanisme Peningkatan oleh Pigmen Organik
- Pasivasi Cacat Permukaan:
Pigmen seperti QA dan CF3-TEA mengisi celah pada lapisan perovskit/silikon, mengurangi rekombinasi elektron-lubang yang tidak diinginkan. - Transfer Muatan Optimal:
Tingkat energi pigmen memfasilitasi aliran elektron/lubang terarah. Contoh: QA meningkatkan ekstraksi lubang (hole) dari perovskit ke lapisan transpor muatan1. - Hidrofobisitas:
Lapisan organik membuat permukaan tahan air (efek self-cleaning), mencegah degradasi akibat hujan atau kelembapan13.
4. Contoh Studi
- Studi Florida State University (QA):
QA meningkatkan efisiensi sel perovskit 12% (18,9% → 21,1%) dan mempertahankan 90% efisiensi setelah 1.000 jam1. - Universitas Nanchang (CF3-TEA):
Efisiensi tandem perovskit/silikon mencapai 31% dengan biaya substrat silikon 50% lebih rendah3.
5. Tantangan Sel Tanpa Pigmen Organik
- Biaya Tinggi: Penggunaan wafer silikon halus/berstruktur nano memerlukan proses produksi mahal.
- Degradasi Cepat: Tanpa lapisan pelindung, efisiensi turun drastis akibat panas, kelembapan, atau UV5.
Kesimpulan
Lapisan pigmen organik seperti QA dan CF3-TEA meningkatkan efisiensi sel surya tandem melalui:
- Pasivasi cacat permukaan.
- Transfer muatan terarah.
- Perlindungan hidrofobik.
Sel dengan pigmen organik menunjukkan efisiensi lebih tinggi (21–31%) dan stabilitas jangka panjang dibandingkan sel tanpa pigmen. Teknologi ini membuka jalan untuk produksi massal sel tandem berbiaya rendah dengan performa unggul. Boy138