Sumber: saudigazette.com.sa
Karena keberlanjutan global dan megatrend energi bersih memengaruhi bagaimana kita mendekati strategi energi menuju masa depan yang lebih hijau bagi planet ini, teknologi terbarukan seperti angin dan matahari adalah bidang fokus utama untuk penelitian. Di ruang teknologi surya, bidang sel surya perovskit (PSCs) yang muncul telah mendapatkan popularitas dalam satu setengah dekade terakhir.
Namun, di bidang yang didominasi oleh sel surya silikon, teknologi sel surya perovskit yang relatif baru harus selain menawarkan efisiensi konversi daya tinggi (PCEs) juga memenuhi dua persyaratan penting lainnya untuk berhasil dikomersialkan: stabilitas dan skalabilitas.
Dalam makalah Science yang baru-baru ini diterbitkan berjudul 'Sel surya perovskit panas-stabil lembab dengan heterojunctions 2D / 3D dimensi yang disesuaikan,' para peneliti KAUST telah melaporkan tonggak penting melalui uji panas lembab fotovoltaik (PV) pertama yang sukses dari PSCs.
Uji panas lembab adalah tes penuaan lingkungan yang dipercepat dan ketat yang bertujuan menentukan kemampuan panel surya untuk menahan paparan penetrasi kelembaban tinggi yang berkepanjangan dan suhu tinggi.
Tes ini dijalankan selama 1.000 jam di bawah lingkungan yang terkendali dengan kelembaban 85% dan 85 derajat Celcius. Hal ini dimaksudkan untuk mereplikasi beberapa tahun paparan luar ruangan dan mengevaluasi faktor-faktor seperti korosi dan delaminasi.
Kerasnya pengujian ini sejalan dengan persyaratan komersialisasi teknologi fotovoltaik (PV) yang perlu mencakup garansi 25 hingga 30 tahun untuk modul silikon kristal konvensional. Untuk lulus tes, sel surya harus mempertahankan 95% dari kinerja awalnya.
Dipimpin oleh penulis pertama Randi Azmi, seorang rekan postdoctoral di Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, penelitian mereka harus mengatasi kelemahan abadi dalam PSC yang dienkapsulasi untuk mencegah kebocoran kemasan.
Kerentanan film perovskit 3D inilah yang memungkinkan infiltrasi agen atmosfer yang tidak diinginkan dan menawarkan ketahanan terbatas terhadap panas. Solusi yang ditemukan oleh para peneliti KAUST adalah rekayasa dan pengenalan lapisan passivation 2D-perovskite untuk secara bersamaan meningkatkan efisiensi konversi daya dan PSC seumur hidup.
Stabilitas sangat penting karena perovskit sensitif. Digunakan melalui proses pelapisan film tipis, mereka pada dasarnya adalah garam - jadi sel surya perovskit sangat dipengaruhi oleh adanya kelembaban.
Kekhususan perovskit adalah bahwa itu adalah teknologi film tipis. Seperti halnya dengan sel surya konvensional, dua kontak yang terbuat dari jenis bahan tertentu masih diperlukan. Satu akan mengumpulkan elektron dan fungsi yang lain adalah untuk mengumpulkan 'lubang' bermuatan positif - yang mewakili tidak adanya elektron.
Tapi, tidak seperti wafer silikon, perovskit dapat dilapisi langsung pada substrat kaca, menggunakan larutan prekursor. Solusinya dibuat dengan pelarut yang mengkristal menjadi solid state.
Salah satu keuntungan yang signifikan adalah bahwa bahan prekursor dapat dibuat tanpa perlu fasilitas mahal dan lingkungan intensif energi lebih dari 1.000 derajat, yang khas untuk semikonduktor yang lebih tradisional seperti silikon.
"Ini adalah cara yang sangat sederhana untuk membuat sel surya. Juga, sementara sifat optoelektronik tidak unik, mereka sangat baik. Mereka setara dengan semikonduktor tradisional berkualitas tinggi. Itu sangat luar biasa," jelas Profesor De Wolf.
Dengan mengubah komposisi, anda juga dapat menyetel sensitivitas spektral di seluruh spektrum cahaya matahari dari UV hingga inframerah. Ini cukup menarik untuk aplikasi tertentu.
Tantangan yang tersisa, setelah kinerja dan stabilitas, adalah penskalaan. Sebagian besar aplikasi sel surya difokuskan pada sektor skala utilitas dan panel atap. Sementara yang terakhir tidak menonjol di Arab Saudi, proyek-proyek besar yang dikejar di Kerajaan termasuk bidang PV besar di padang pasir.
"Pasar berbasis silikon, dan akan berbasis silikon setidaknya selama 20 tahun ke depan," kata De Wolf.
Jadi Kaust Photovoltaics Lab terutama difokuskan pada peningkatan kinerja sel surya perovskit untuk memajukan solusi "tandem" yang lebih efisien yang memasangkan silikon dan perovskit tradisional, di mana temuan saat ini akan banyak membantu dalam meningkatkan keandalan sel surya perovskit / silicon tandem tersebut.
