Apakah ada perbedaan efisiensi antara sel surya tandem dengan lapisan pigmen organik dan tanpa lapisan pigmen dalam kondisi panas tinggi

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 Awal18,9% (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

  1. Pasivasi Cacat Permukaan:
    QA mengisi celah pada struktur perovskit, mengurangi cacat yang memperparah rekombinasi elektron-lubang saat suhu naik.
  2. Hidrofobisitas:
    Lapisan QA mencegah air menempel di permukaan, mengurangi risiko degradasi termal akibat kombinasi panas dan kelembapan.
  3. Transfer Muatan Optimal:
    Tingkat energi QA memfasilitasi transfer lubang (hole) terarah, meningkatkan ekstraksi energi meski dalam kondisi panas.

3. Perbandingan Data

ParameterDengan Pigmen OrganikTanpa Pigmen Organik
Efisiensi Awal21,1% (tunggal)18,9% (tunggal)
Retensi Efisiensi (1.000 jam)90%Turun drastis
Ketahanan TermalTinggi (struktur stabil)Rendah (degradasi cepat)
Biaya ProduksiRendah ($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:

  1. Pasivasi cacat permukaan untuk mengurangi kehilangan energi.
  2. Hidrofobisitas yang mencegah degradasi termal-kelembapan.
  3. 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