Terobosan Sel Surya: Ilmuwan Meningkatkan Efisiensi dan Umur Panjang Dengan Bahan Ajaib
Sebuah tim peneliti meningkatkan efisiensi sel surya perovskit (23% PCE) dan umur pakai (66% lebih lama) dengan mengatasi jalur degradasi tersembunyi, memajukan solusi energi yang terjangkau dan berkelanjutan.
Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh University of Surrey bekerja sama dengan Perguruan Tinggi Kekaisaran Londontelah mengembangkan strategi untuk meningkatkan kinerja dan stabilitas sel surya berbasis perovskit, mengatasi jalur degradasi yang belum pernah ditemukan sebelumnya.
Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Ilmu Energi dan LingkunganAdvanced Technology Institute (ATI) Surrey merinci bagaimana mereka, bersama dengan kolaboratornya, mampu memproduksi sel surya perovskit timah-timah yang mencapai lebih dari 23% efisiensi konversi daya (PCE) – salah satu hasil terbaik yang dicapai dengan bahan ini dan yang terpenting, strategi desain yang meningkatkan masa pakai perangkat ini sebesar 66%. PCE mengacu pada jumlah sinar matahari yang dapat diubah oleh sel menjadi listrik yang dapat digunakan.
Meskipun panel surya silikon digunakan di banyak atap saat ini, panel surya perovskit/silikon mulai muncul di pasaran, dengan panel yang sepenuhnya “semua perovskit” dengan efisiensi lebih tinggi diperkirakan akan menjadi langkah besar berikutnya dalam teknologi ini.
Mengatasi Tantangan dalam Sel Surya Perovskit
Namun, agar teknologi ini layak secara komersial, para ilmuwan perlu mengatasi tantangan untuk meningkatkan stabilitas dan efisiensi, terutama di sekitar sel perovskit timah-timah yang digunakan dalam desain ini. Studi kolaboratif yang diprakarsai oleh Universitas Surrey ini mengidentifikasi mekanisme yang sebelumnya tersembunyi yang berkontribusi terhadap hilangnya efisiensi dan stabilitas serta mengatasi tantangan-tantangan ini, membantu komunitas ilmiah untuk memajukan teknologi ini.
Hashini Perera, Ph.D. mahasiswa dan penulis utama studi dari Advanced Technology Institute di University of Surrey, mengatakan: “Pemahaman yang kami kembangkan dari penelitian ini memungkinkan kami mengidentifikasi strategi yang meningkatkan efisiensi dan memperpanjang masa operasional perangkat ini saat terpapar terhadap kondisi sekitar. Kemajuan ini merupakan langkah besar menuju panel surya berefisiensi tinggi dan tahan lama yang akan memberi lebih banyak orang akses terhadap energi bersih yang terjangkau sekaligus mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan emisi karbon global.”
Untuk mencapai perbaikan ini, tim peneliti fokus pada pemahaman kerugian efisiensi dan stabilitas yang disebabkan oleh lapisan transportasi lubang yang memainkan peran penting dalam kinerja sel surya. Mereka memperkenalkan zat pereduksi yodium untuk menghambat reaksi kimia yang menyebabkan kerusakan sel seiring waktu. Pendekatan ini tidak hanya meningkatkan efisiensi sel surya timah tetapi juga memperpanjang masa pakainya, menjadikannya lebih praktis dan hemat biaya untuk penggunaan jangka panjang.
Prospek Masa Depan untuk Panel Surya Perovskit
Dr Imalka Jayawardena, salah satu penulis studi dari Advanced Technology Institute di University of Surrey, mengatakan: “Dengan meningkatkan efisiensi sel surya berbasis perovskit secara signifikan, kami semakin dekat untuk memproduksi panel surya yang lebih murah dan berkelanjutan. Kami sedang berupaya menyempurnakan material, proses, dan arsitektur perangkat ini untuk mengatasi tantangan yang tersisa.
Profesor Ravi Silva, Direktur Institut Teknologi Lanjutan di Universitas Surrey, mengatakan: “Penelitian ini membawa kita lebih dekat pada panel yang tidak hanya menghasilkan lebih banyak daya sepanjang masa pakainya tetapi juga tahan lebih lama. Efisiensi yang lebih besar dan penggantian yang lebih sedikit berarti lebih banyak energi ramah lingkungan dengan lebih sedikit limbah. University of Surrey sedang dalam proses membangun pembangkit listrik tenaga surya berkapasitas 12,5 MW, di mana kami dapat menguji beberapa modul ini. Kami yakin bahwa penelitian perovskit inovatif kami akan mempercepat adopsi komersial panel surya berbasis perovskit secara luas.”
Referensi: “sel surya perovskit celah pita rendah yang efisien 23,2% dengan manajemen sianogen” oleh Hashini Perera, Thomas Webb, Yuliang Xu, Jingwei Zhu, Yundong Zhou, Gustavo Trindade, Mateus Gallucci Masteghin, Steven P. Harvey, Sandra Jenatsch, Linjie Dai, Sanjayan Sathasivam, Tom Macdonald, Steven Hinder, Yunlong Zhao, Samuel D Stranks, Dewei Zhao, Wei Zhang, Imalka Jayawardena, Saif Ahmed Haque dan S. Ravi P. Silva, 14 November 2024, Energi & Ilmu Lingkungan.
DOI: 10.1039/D4EE03001J
Penelitian ini membantu mempromosikan Tujuan Pembangunan Berkelanjutan PBB nomor 7 (energi terjangkau dan bersih), nomor 9 (industri, inovasi, dan infrastruktur), dan nomor 13 (aksi iklim).
