Ya, pigmen organik dapat digunakan dalam sel surya tandem perovskit/silikon untuk meningkatkan efisiensi, stabilitas, dan mengurangi biaya produksi. Berikut penjelasannya:
1. Peningkatan Efisiensi dan Stabilitas
- Lapisan Passivasi CF3-TEA (Studi Universitas Nanchang):
Senyawa organik CF3-TEA (tiofenetilammonium dengan gugus trifluorometil) diaplikasikan melalui spray coating pada permukaan silikon bertekstur mikro. Lapisan ini:- Mengurangi cacat permukaan perovskit.
- Menekan rekombinasi nonradiatif (kehilangan energi).
- Meningkatkan transfer elektron ke lapisan penangkap muatan.
- Hasil: Efisiensi sel tandem mencapai hampir 31% dengan stabilitas jangka panjang.
- Pigmen Quinacridone (QA) (Studi Florida State University):
QA, pigmen organik berharga $0,50/kg, digunakan sebagai lapisan passivasi pada film perovskit (MAPbI₃):- Efisiensi meningkat dari 18,9% menjadi 21,1%.
- Hidrofobisitas mencegah degradasi kelembapan, mempertahankan 90% efisiensi setelah 1.000 jam operasi.
2. Pengurangan Biaya Produksi
- Substrat Murah:
Teknik ini memungkinkan penggunaan wafer silikon Czochralski bertekstur mikro, yang lebih murah dibandingkan wafer permukaan halus atau berstruktur nano. Biaya substrat turun hingga 50% tanpa mengorbankan kinerja. - Proses Sederhana:
Aplikasi pigmen organik seperti QA menggunakan metode spin-coating-annealing atau spray coating tidak memerlukan alat mahal, sehingga biaya produksi lebih rendah.
3. Mekanisme Kerja Pigmen Organik
- Passivasi Cacat Permukaan:
Pigmen organik mengisi celah/ketidaksempurnaan pada lapisan perovskit, mencegah rekombinasi elektron-lubang yang tidak diinginkan. - Transfer Muatan Terarah:
Tingkat energi pigmen (misal: QA) memungkinkan transfer lubang (hole) dari perovskit ke lapisan transpor lubang, sambil menghambat aliran elektron balik. - Hidrofobisitas:
Lapisan pigmen membuat permukaan sel tahan air, meningkatkan ketahanan terhadap kelembapan dan suhu ekstrem2.
4. Contoh Implementasi Tandem
- Sel Tandem Perovskit/Organik (Studi Lain):
Kombinasi perovskit dengan material organik lain (misal: polimer) menghasilkan efisiensi hingga 23,6%, membuktikan kompatibilitas pigmen organik dalam struktur tandem. - Perbandingan Biaya-Kinerja:ParameterSel Tandem + Pigmen OrganikSel Silikon KonvensionalBiaya MaterialRendah (QA: $0,50/kg)Tinggi (silikon murni)Efisiensi21–31%15–25%StabilitasTahan kelembapanRentan degradasi
Kesimpulan
Pigmen organik seperti CF3-TEA dan quinacridone terbukti efektif dalam sel surya tandem perovskit/silikon untuk:
- Meningkatkan efisiensi melalui passivasi cacat dan optimasi transfer muatan.
- Mengurangi biaya produksi dengan metode aplikasi sederhana dan penggunaan substrat murah.
- Meningkatkan stabilitas melalui sifat hidrofobik.
Studi-studi ini membuka jalan untuk produksi massal sel surya tandem berbiaya rendah dengan performa tinggi. Boy138