Sumber: pv-magazine
Tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Julian Steele di KU Leuven University, Belgia, mengklaim telah mengembangkan proses untuk meningkatkan stabilitas termal dari salah satu bahan perovskite yang paling menjanjikan untuk aplikasi PV: CsPbI3.
"Salah satu hambatan terbesar untuk penyebaran komersial sel surya perovskite adalah ketidakstabilan mereka," kata Steele. "Biaya bahan-bahan mereka rendah, efisiensinya meroket, tetapi stabilitasnya tetap bermasalah."
Semua varian perovskite yang ditemukan hingga saat ini sensitif secara kimia. Paparan terhadap udara, kelembaban, cahaya dan panas dapat mengubah ikatan kimianya dan menurunkannya. Steele mengatakan penggabungan cesium ke dalam formulasi CsPbI3 membuat bahan lebih kuat tetapi juga memperkenalkan ketidakstabilan fase, meningkatkan kekhawatiran baru bagi produsen sel surya tentang apakah molekul akan mengubah tata letak setiap saat.
Polimorfisme, seperti diketahui, membingungkan produsen. Pada lebih dari 320 derajat Celcius, CsPbI3 mengadopsi struktur kristal yang membuatnya hitam dan buram; pada suhu kamar ia melanjutkan konfigurasi amorf yang memberinya warna kekuningan. Bentuk terakhir ini sangat mengurangi penyerapan cahaya dan efisiensi sel surya mana pun di mana material akan dimasukkan.
Selama bertahun-tahun, proses transformasi fase pemerintahan di CsPbI3 tidak jelas. Para peneliti berhasil memaksakan fase kristal dengan memasukkan senyawa kimia baru di lapisan perovskit mereka, atau dengan mengubah ukuran kristal yang mereka buat. Namun, belum ada yang berhasil menjelaskan mengapa trik itu berhasil. Teka-teki berulang menyangkut mengapa lapisan yang dianil dalam kondisi yang sama kadang-kadang berubah menjadi kuning dan kadang-kadang hitam ketika mereka mendingin ke suhu kamar.
Ketegangan tinggi
Pengukuran yang dilakukan di Fasilitas Radiasi Synchrotron Eropa di Grenoble, Prancis, baru-baru ini mengidentifikasi seorang kandidat yang dapat mendorong transisi fase: substrat tempat lapisan perovskit disimpan.
Dalam sebuah artikel di Science, Steele menjelaskan persimpangan antara lapisan perovskite dan permukaan kaca yang diterapkannya dapat menyebabkan ketegangan di dalam lapisan yang mampu menghubungkan fase yang diinginkan sebagai hasilnya.
Menurut penelitian, yang melibatkan para ilmuwan di 11 pusat penelitian di tiga benua, antarmuka antara perovskit dan substrat yang terbentuk selama anil pada suhu tinggi tetap ada bahkan setelah kembali ke suhu sekitar. Jika penurunan suhu cukup tajam, perovskite dapat mempertahankan jaring kristal antarmuka dan beradaptasi dengannya.
Lapisan perovskit memanjang "seperti akordeon" ketika dipanaskan, kata Steele. Peneliti utama menambahkan: "Ketika didinginkan, lapisan ini mencoba untuk mengompres lagi tetapi antarmuka yang telah dibentuk dengan substrat membuatnya tetap diperluas. Kami telah menunjukkan dalam penelitian kami bahwa tegangan antara lapisan perovskit dan substrat dapat dimanfaatkan untuk menstabilkan fase kristal yang membuat lapisan perovskit hitam. "