Apakah pigmen organik dapat digunakan dalam sel surya tandem perovskit/silikon

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:

  1. Meningkatkan efisiensi melalui passivasi cacat dan optimasi transfer muatan.
  2. Mengurangi biaya produksi dengan metode aplikasi sederhana dan penggunaan substrat murah.
  3. Meningkatkan stabilitas melalui sifat hidrofobik.

Studi-studi ini membuka jalan untuk produksi massal sel surya tandem berbiaya rendah dengan performa tinggi. Boy138