Teknologi Quantum Dot Baru Meningkatkan Efisiensi Sel Surya
Sebuah tim peneliti telah mengembangkan metode cahaya “berbentuk pulsa” baru untuk meningkatkan konduktivitas listrik sel surya kuantum dot PbS. Teknik baru ini, yang menggantikan proses perlakuan panas tradisional yang panjang, menghasilkan energi dalam jumlah besar secara berkala, meningkatkan efisiensi secara signifikan dan mengatasi kerusakan yang disebabkan oleh paparan cahaya, panas, dan kelembapan. Titik kuantum PbS, yang dikenal dengan jangkauan penyerapannya yang luas dan biaya pemrosesan yang rendah, kini lebih layak untuk penggunaan komersial. Kemajuan ini diharapkan dapat memfasilitasi penerapan teknologi quantum dot yang lebih luas pada perangkat optoelektronik. Kredit: SciTechDaily.com
Perkembangan baru dalam teknologi tenaga surya menggunakan cahaya berbentuk pulsa untuk meningkatkan efisiensi sel surya kuantum dot PbS, sehingga menjanjikan produksi yang lebih mudah dan penerapan yang lebih luas.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Jongmin Choi dari Departemen Sains dan Teknik Energi di Institut Sains dan Teknologi Daegu Gyeongbuk telah berhasil mengembangkan “PbS quantum dot” yang mampu dengan cepat meningkatkan konduktivitas listrik sel surya. Upaya kolaboratif ini melibatkan Profesor Changyong Lim dari Departemen Teknik Energi dan Kimia di Universitas Nasional Kyungpook, yang dipimpin oleh Presiden Wonhwa Hong, dan Profesor Jongchul Lim dari Departemen Teknik Energi di Universitas Nasional Chungnam, di bawah kepemimpinan Presiden Jeongkyoum Kim.
Tim tersebut mengidentifikasi metode untuk meningkatkan konduktivitas listrik melalui penggunaan cahaya “berbentuk pulsa”, yang menghasilkan energi besar secara terkonsentrasi dan berkala. Cara ini dapat menggantikan proses perlakuan panas yang memerlukan waktu cukup lama untuk mencapai hasil yang sama. Pendekatan ini diharapkan dapat memfasilitasi produksi dan komersialisasi sel surya kuantum dot PbS di masa depan.
Manfaat Titik Kuantum PbS
Titik kuantum PbS adalah skala nano bahan semikonduktor yang sedang aktif diteliti untuk pengembangan sel surya generasi berikutnya. Mereka dapat menyerap berbagai panjang gelombang sinar matahari, termasuk ultraviolet, cahaya tampak, inframerah dekat, dan inframerah gelombang pendek, serta memiliki biaya pemrosesan yang rendah karena pemrosesan larutan dan sifat fotolistrik yang sangat baik.
Pembuatan sel surya kuantum dot PbS melibatkan beberapa langkah proses. Sampai saat ini, proses perlakuan panas dianggap sebagai langkah penting karena secara efektif melapisi lapisan titik kuantum ke substrat dan memanaskan materials untuk lebih meningkatkan konduktivitas listriknya. Namun, ketika titik kuantum PbS terkena cahaya, panas, dan kelembapan, pembentukan cacat pada permukaannya dapat dipercepat, sehingga menyebabkan rekombinasi muatan dan penurunan kinerja perangkat. Fenomena ini menyulitkan komersialisasi bahan-bahan tersebut.
Teknik Perlakuan Panas yang Inovatif
Untuk menekan pembentukan cacat pada permukaan titik-titik kuantum PbS, tim yang dipimpin oleh Profesor Jongmin Choi mengusulkan perlakuan panas yang melibatkan pemaparan titik-titik tersebut terhadap cahaya untuk jangka waktu singkat beberapa milidetik. Teknik konvensional untuk perlakuan panas lapisan titik kuantum PbS melibatkan pemanasan selama puluhan menit pada suhu tinggi menggunakan pelat panas, oven, dll.
Usulan “teknik perlakuan panas tipe pulsa” yang diusulkan tim peneliti mengatasi kekurangan metode yang ada dengan menggunakan cahaya yang kuat untuk menyelesaikan proses perlakuan panas dalam beberapa milidetik. Hal ini menghasilkan penekanan cacat permukaan dan perpanjangan umur perjalanan muatan (elektron, lubang) yang menghasilkan arus listrik. Selain itu, ia mencapai efisiensi tinggi.
“Melalui penelitian ini, kami dapat meningkatkan efisiensi sel surya dengan mengembangkan proses perlakuan panas baru yang dapat mengatasi keterbatasan proses perlakuan panas quantum dot yang ada,” kata Profesor Jongmin Choi dari Departemen Ilmu dan Teknik Energi di DJP. “Selanjutnya, pengembangan proses quantum dot dengan efek riak yang sangat baik diharapkan dapat memfasilitasi penerapan teknologi ini secara luas pada berbagai perangkat optoelektronik di masa depan,” tambahnya.
Referensi: “Penekanan Perangkap Permukaan yang Diinduksi Secara Termal pada Padatan Titik Kuantum Koloid melalui Cahaya Berdenyut Ultracepat” oleh Eon Ji Lee, Wonjong Lee, Tae Ho Yun, Hyung Ryul You, Hae Jeong Kim, Han Na Yu, Soo-Kwan Kim, Younghoon Kim , Hyungju Ahn, Jongchul Lim, Changyong Yim dan Jongmin Choi, 02 April 2024, Kecil.
DOI: 10.1002/smll.202400380
Penelitian ini didukung oleh Inventive Allied Undertaking dari Nationwide Analysis Council of Science and Expertise of Korea, Fundamental Analysis Lab Undertaking dari Nationwide Analysis Basis of Korea, dan Regional Innovation Main Analysis Middle for Carbon-Impartial Clever Vitality System di Kyungpook. Universitas Nasional. Hasilnya dipublikasikan secara on-line di jurnal internasional, “Small” (penulis pertama: Eonji Lee, mahasiswa PhD, Departemen Sains dan Teknik Energi, DGIST, dan Wonjong Lee, mahasiswa terintegrasi MSc, Departemen Teknik Energi, Universitas Nasional Chungnam ).
