Ya, lapisan pigmen organik dapat meningkatkan efisiensi jangka panjang sel surya tandem perovskit/silikon. Berikut analisis berdasarkan hasil penelitian terbaru:
1. Mekanisme Peningkatan Efisiensi Jangka Panjang
Lapisan pigmen organik seperti quinacridone (QA) dan CF3-TEA bekerja melalui:
- Pasivasi Cacat Permukaan: Mengisi celah pada struktur perovskit, mengurangi rekombinasi nonradiatif yang menyebabkan kehilangan energi.
- Hidrofobisitas: Membentuk lapisan tahan air, mencegah degradasi akibat kelembapan dan oksigen.
- Transfer Muatan Terarah: Memfasilitasi aliran elektron/lubang ke lapisan penangkap muatan, mengurangi kehilangan energi.
2. Data Efisiensi dan Stabilitas
| Parameter | Dengan Pigmen Organik | Tanpa Pigmen Organik |
|---|---|---|
| Efisiensi Awal | 21,1% (tunggal), 31% (tandem) | 18,9% (tunggal), 29% (tandem) |
| Retensi Efisiensi | 90% setelah 500–1.000 jam | 90% setelah 300 jam |
| Stabilitas Lingkungan | Tahan kelembapan, suhu ekstrem | Rentan degradasi |
3. Contoh Studi Lapisan Pigmen Organik
a. Quinacridone (QA)
- Florida State University:
- Efisiensi sel perovskit meningkat dari 18,9% → 21,1%.
- Mempertahankan 90% efisiensi setelah 1.000 jam dalam kondisi pencahayaan ambien.
- Mekanisme: Lapisan QA hidrofobik melindungi permukaan dari air dan meningkatkan transfer lubang terarah.
b. CF3-TEA
- Universitas Nanchang dan Mitra:
- Efisiensi sel tandem perovskit/silikon mencapai hampir 31% (tertinggi untuk sel tandem).
- Retensi efisiensi 90% setelah 500 jam operasi.
- Substrat murah (wafer silikon Czochralski bertekstur mikro) digunakan tanpa mengorbankan kinerja.
4. Keunggulan Lapisan Pigmen Organik
- Biaya Rendah:
- QA hanya $0,50/kg, lebih murah daripada material konvensional seperti SAM (Me-4PACz).
- Proses aplikasi sederhana (spray coating atau spin-coating-annealing).
- Kompatibilitas dengan Substrat Murah:
- Tekstur mikro silikon (biaya 50% lebih rendah) tetap stabil dengan lapisan organik.
- Perlindungan Lingkungan:
- Lapisan hidrofobik mencegah korosi akibat air, meningkatkan umur operasional sel.
5. Tantangan dan Solusi
- Konsistensi Lapisan:
Aplikasi spray coating harus presisi untuk memastikan lapisan seragam, terutama pada permukaan bertekstur.
Solusi: Teknik dinamis dengan kontrol aliran udara dan suhu. - Optimasi Energi:
Tingkat energi pigmen harus sesuai dengan perovskit untuk memastikan transfer muatan optimal.
6. Kesimpulan
Lapisan pigmen organik seperti QA dan CF3-TEA terbukti meningkatkan efisiensi dan stabilitas jangka panjang sel surya tandem perovskit/silikon melalui:
- Pasivasi cacat permukaan.
- Perlindungan hidrofobik.
- Transfer muatan terarah.
Studi-studi ini menunjukkan potensi komersialisasi sel tandem berbiaya rendah dengan performa tinggi, membuka jalan untuk energi terbarukan yang lebih berkelanjutan. Boy138