Efisiensi dan umur panjang yang memecahkan rekor: penelitian baru menghilangkan kelemahan utama dalam sel surya organik
Para peneliti meningkatkan efisiensi dan stabilitas sel surya organik dengan menghilangkan mekanisme kerugian menggunakan lapisan pasif Sioxny, mencapai kinerja pemecah rekor dan umur panjang.
Para peneliti di Åbo Akademi University di Finlandia telah menemukan dan menghilangkan mekanisme kehilangan yang sebelumnya tidak diketahui dalam sel surya organik, secara signifikan meningkatkan efisiensi mereka dan memperpanjang umur mereka. Terobosan ini menawarkan wawasan yang berharga untuk meningkatkan kinerja dan stabilitas teknologi matahari organik di masa depan.
Studi ini dilakukan oleh Organic Electronics Research Group di Åbo Akademi University bekerja sama dengan tim Profesor Chang-Qi Ma di Institut Suzhou untuk Nano-Tech dan Nano-Bionics. Kontributor utama dari Åbo Akademi University termasuk Ronald Österbacka, Sebastian Wilken, dan Oskar Sandberg.
Efisiensi dan umur panjang pemecahan rekor
Studi ini menunjukkan efisiensi yang luar biasa lebih dari 18% pada sel surya yang terbalik dengan struktur dengan 1cm2 daerah. Ini juga mencapai umur sel surya organik yang dilaporkan tertinggi hingga saat ini, mencapai 24.700 jam di bawah iluminasi cahaya putih, yang sesuai dengan umur operasional yang diprediksi lebih dari 16 tahun.
Fotovoltaik organik menarik dalam hal komersialisasi karena ringan, fleksibel dan memiliki proses pembuatan yang hemat energi. Efisiensi konversi daya telah meningkat secara dramatis selama lima tahun terakhir, dengan sel surya organik terbaik, yang didasarkan pada apa yang disebut struktur konvensional, mencapai lebih dari 20% di laboratorium.
Namun, bahan yang digunakan rentan terhadap degradasi ketika terpapar sinar matahari dan udara, dan stabilitas jangka panjang sel-sel ini masih membutuhkan perbaikan untuk membuatnya tersedia secara luas.
Meningkatkan stabilitas melalui struktur terbalik
Dalam hal seumur hidup, bermanfaat bahwa lapisan kontak paling atas dari sel surya terbuat dari bahan yang paling tahan lama. Sel surya yang terbalik, atau NIP ini, adalah pilihan yang lebih stabil, meskipun efisiensi konversi daya mereka masih tertinggal di balik desain konvensional. Penemuan para peneliti menunjukkan cara yang menjanjikan untuk meningkatkan kinerja dan stabilitas sel surya organik yang terbalik secara struktural ini.
Karya ini mengidentifikasi mekanisme kehilangan yang sebelumnya tidak diketahui dalam sel surya organik dan cara untuk mengatasinya. Kontak bawah perangkat ini, terbuat dari oksida logam seperti seng oksida, menciptakan area rekombinasi sempit yang mengarah ke hilangnya arus pemotongan foto. Dengan menerapkan lapisan pasif silikon oksida nitrat (Sioxny) yang tipis di pelarut pada kontak bawah, area rekombinasi dihilangkan, menghasilkan peningkatan efisiensi. Pekerjaan ini menggarisbawahi potensi untuk menggunakan metode dalam produksi skala besar sel surya organik yang efisien dan stabil.
Referensi: “Sel surya organik terbalik dengan lapisan passivasi sioxny yang diturunkan dari situ dan efisiensi konversi daya melebihi 18%” oleh Bowen Liu, Oskar J. Sandberg, Jian Qin, Yueying Liu, Sebastian Wilken, Na Wu, Xuelai Yu, Jin Fang , Zhiyun Li, Rong Huang, Wusong Zha, Qun Luo, Hongwei Tan, Ronald Österbacka dan Chang-Qi MA, 9 Januari 2025, Fotonik Alam.
Doi: 10.1038/s41566-024-01574-0
