Pemblokiran elektron memungkinkan sel surya dengan efisiensi 18,5 persen

Ilmuwan Jerman dan Swiss telah bersama-sama mengembangkan sel surya perovskit menggunakan elektroda karbon yang efisien setinggi 18,5 persen dan mempertahankan 82 persen setelah 500 jam cahaya terus menerus. Meskipun efisiensi sel ini tertinggal jauh di belakang perangkat surya perovskit lainnya, sel ini diproduksi menggunakan proses suhu rendah secara keseluruhan, sehingga memungkinkan untuk mencapai produksi skala besar berbiaya rendah, membuat pendekatan ini layak untuk dieksplorasi lebih lanjut.

Dalam sebuah makalah yang baru diterbitkan, para ilmuwan yang dipimpin oleh Institut Fraunhofer untuk Sistem Energi Surya mengatakan: "[Saat ini umum digunakan] elektroda kontak logam mempercepat degradasi sel surya perovskit karena difusi kotoran logam di permukaan. Mengganti kontak logam dengan bahan kimia Elektroda karbon-grafit yang kuat dan lembam dalam sel surya perovskit—yaitu, sel surya perovskit berbasis karbon (C-PSCs)—secara mendasar dapat memecahkan masalah ini. Ini memiliki kemampuan penanganan tekanan lingkungan berdasarkan teknologi pencetakan yang matang secara industri, sehingga cukup menjanjikan untuk komersialisasi."

Mereka kemudian menjelaskan bahwa masalah lain terjadi pada sel C-PSC, yang mengakibatkan hilangnya kinerja pada antarmuka elektroda karbon dengan lapisan perovskit. Untuk mengatasi masalah ini, Institut Fraunhofer untuk Sistem Energi Surya ISE, bekerja sama dengan para ilmuwan di Institut Teknologi Federal Swiss Lausanne (EPFL), mengembangkan lapisan penghalang yang dapat ditempatkan di antara keduanya.

Mereka menyimpan struktur perovskit lain pada lapisan aktif baterai dan menggunakan berbagai teknik pencitraan untuk menentukan bahwa lapisan tambahan ini dapat menghentikan elektron agar tidak bergerak ke arah yang "salah" dan meningkatkan kinerja baterai.

Mereka menjelaskan pendekatan ini dalam "Menggunakan Perovskit 2D sebagai Lapisan Pemblokiran Elektron dalam Efisiensi Tinggi (18,5 persen) Sel Surya Perovskit Menggunakan Elektroda Karbon Suhu Rendah yang Dapat Dicetak" yang baru-baru ini diterbitkan di Advanced Energy Materials. Seperti judulnya, tim membuat sel dengan efisiensi tinggi 18,5 persen dan mempertahankan efisiensi 82 ​​persen setelah 500 jam paparan sinar matahari. Perangkat kontrol tanpa penghalang mencapai efisiensi awal 15,7 persen , tetapi kehilangan 63 persen efisiensinya setelah 200 jam penerangan.

"Kami percaya bahwa penggunaan perovskit 2D sebagai lapisan pemblokiran elektron (EBL) dapat membantu membuka jalan bagi praktik stabil masa depan yang efisien dan jangka panjang untuk mengembangkan semua C-PSC yang dicetak," tim menyimpulkan.