Ya, pigmen organik dapat meningkatkan efisiensi sel surya tandem perovskit/silikon. Berikut penjelasan berdasarkan hasil penelitian terkini:
1. Peningkatan Efisiensi melalui Pasivasi Cacat Permukaan
- CF3-TEA pada Silikon Bertekstur Mikro:
Senyawa organik CF3-TEA (tiofenetilammonium dengan gugus trifluorometil) diaplikasikan melalui spray coating pada permukaan silikon bertekstur mikro. Lapisan ini:- Mengurangi cacat permukaan pada lapisan perovskit.
- Menghambat rekombinasi nonradiatif (kehilangan energi).
- Meningkatkan transfer elektron ke lapisan penangkap muatan.
- Hasil: Efisiensi sel tandem mencapai hampir 31% (tertinggi untuk sel perovskit/silikon), dengan stabilitas jangka panjang (90% efisiensi awal setelah 500 jam operasi)12.
- Quinacridone (QA) pada Perovskit:
Pigmen organik QA (harga $0,50/kg) digunakan sebagai lapisan passivasi pada film perovskit (MAPbI₃):- Efisiensi sel tunggal meningkat dari 18,9% menjadi 21,1%.
- Sel mempertahankan 90% efisiensi setelah 1.000 jam dalam kondisi pencahayaan ambien3.
2. Mekanisme Peningkatan
- Pasivasi Cacat:
Pigmen organik seperti CF3-TEA dan QA mengisi celah pada struktur perovskit atau silikon, mengurangi cacat yang menyebabkan rekombinasi elektron-lubang. - Transfer Muatan Optimal:
Tingkat energi pigmen memfasilitasi transfer lubang (hole) terarah dari perovskit ke lapisan transpor muatan, meningkatkan ekstraksi energi. - Hidrofobisitas:
Lapisan pigmen organik membuat permukaan sel tahan air, mencegah degradasi akibat kelembapan.
3. Keunggulan Biaya
- Substrat Murah:
CF3-TEA memungkinkan penggunaan wafer silikon Czochralski bertekstur mikro (biaya 50% lebih rendah daripada wafer halus/berstruktur nano). - Material Berbiaya Rendah:
QA hanya $0,50/kg, jauh lebih murah daripada material konvensional seperti lapisan logam atau semikonduktor kompleks3. - Proses Sederhana:
Teknik aplikasi seperti spray coating atau spin-coating-annealing tidak memerlukan peralatan mahal, cocok untuk produksi skala industri13.
4. Perbandingan Efisiensi
| Parameter | Dengan Pigmen Organik | Tanpa Pigmen Organik |
|---|---|---|
| Efisiensi Maksimum | 31% (tandem) / 21,1% (tunggal) | 29% (tandem) / 18,9% (tunggal) |
| Stabilitas Jangka Panjang | 90% setelah 500–1.000 jam | 90% setelah 300 jam |
| Biaya Substrat | Rendah (wafer bertekstur) | Tinggi (wafer halus/nano) |
5. Tantangan
- Konsistensi Lapisan:
Aplikasi pigmen pada permukaan bertekstur mikro memerlukan presisi untuk memastikan lapisan seragam. - Kompatibilitas Energi:
Tingkat energi pigmen harus sesuai dengan material perovskit/silikon untuk transfer muatan optimal12.
Kesimpulan
Pigmen organik seperti CF3-TEA dan QA terbukti meningkatkan efisiensi sel surya tandem perovskit/silikon melalui:
- Pasivasi cacat permukaan yang mengurangi kehilangan energi.
- Transfer muatan terarah yang meningkatkan ekstraksi elektron/lubang.
- Stabilitas jangka panjang berkat sifat hidrofobik.
Dengan efisiensi hingga 31% dan biaya produksi rendah, teknologi ini berpotensi merevolusi industri energi surya. Boy138