Bagaimana cara mempertahankan kinerja jangka panjang sel surya perovskit yang stabil?

Dalam beberapa tahun terakhir, bahan perovskit dengan cepat menjadi kandidat populer untuk energi matahari. Namun, salah satu kelemahan utamanya adalah mudah terurai di bawah sinar matahari langsung. Kabar baiknya adalah bahwa tim peneliti di University of California, Los Angeles (UCLA) baru saja memperkenalkan lapisan baru untuk panel fotovoltaik perovskit yang menampilkan peningkatan stabilitas di bawah sinar matahari.

Menurut sebuah artikel yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Nature, para peneliti UCLA telah menemukan akar penyebab masalah dan mengusulkan solusi aplikasi sederhana yang dapat diimplementasikan dalam proses manufaktur.

Untuk waktu yang lama, bahan berbasis silikon telah menempati posisi yang cukup besar di bidang sel surya, dan beberapa bahan dapat menandinginya dalam hal efisiensi, daya tahan, biaya, dan sebagainya.

Namun, dalam beberapa tahun terakhir, dengan munculnya penelitian halida logam, perovskit berkembang pesat menjadi pesaing serius - selain dekat dengan efisiensi bahan berbasis silikon, juga lebih ringan, lebih fleksibel, dan lebih murah.

Satu masalah dengan bahan perovskit, bagaimanapun, adalah bahwa mereka mudah terurai di bawah sinar matahari langsung, sehingga efisiensinya menurun seiring waktu.

Upaya sebelumnya oleh para peneliti untuk menambahkan makromolekul, pigmen lama, nanodot karbon yang terbuat dari rambut, aditif dua dimensi, senyawa lada, dan bahkan teknologi quantum dot telah mencoba menyelamatkan masalah daya tahan sel surya perovskit.

Untungnya, tim UCLA telah menemukan mekanisme di balik dekomposisi bahan perovskit. Ironisnya, fenomena ini ternyata merupakan hasil dari proses perawatan permukaan yang dirancang untuk memperbaiki cacat dan meningkatkan efisiensinya.

Dilaporkan bahwa proses ini melibatkan pelapisan permukaan dengan lapisan ion organik, tetapi tim peneliti menemukan kerugian dari melakukannya - elektron pembawa energi akan menumpuk di permukaan panel fotovoltaik perovskit.

Untuk membuat keadaan menjadi lebih buruk, kondisi ini pada gilirannya mengganggu susunan atom perovskit, akhirnya menyebabkan mereka rusak dari waktu ke waktu.

Mengingat hal ini, tim UCLA berpikir untuk menambahkan pasangan ion positif dan negatif dalam proses perawatan permukaan untuk memecahkan masalah ini.

Ini tidak hanya membantu menjaga permukaan tetap netral dan stabil, tetapi juga tidak mengganggu proses pencegahan cacat asli.

Untuk menguji efek dari proses pelapisan baru, para peneliti melakukan tes penuaan dipercepat simulasi panel surya perovskit yang ditingkatkan di lingkungan cahaya terang semua cuaca.

Ditemukan bahwa teknologi baru memungkinkan panel fotovoltaik perovskit untuk mempertahankan efisiensi konversi hingga 87% setelah 2.000 jam. Pada kelompok kontrol yang tidak diobati, itu turun menjadi 65%.

Pada akhirnya, rekan penulis studi Shaun Tan mengatakan: "Sel surya perovskit kami mencapai efisiensi tinggi paling stabil yang diketahui hingga saat ini."

Pada saat yang sama, tim UCLA juga telah meletakkan pengetahuan dasar baru di mana masyarakat dapat lebih mengembangkan dan meningkatkan teknologi multi-pesawat ini untuk memajukan desain sel surya perovskit yang lebih stabil.