Inovasi Terbaru untuk Sel Surya yang Stabil dan Efisien

KOMPAS.com - Dalam era perubahan iklim saat ini, teknologi energi terbarukan semakin penting untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan mengurangi ketergantungan pada sumber daya energi fosil.

Sebuah teknik baru yang dikembangkan oleh tim ilmuwan internasional, seperti yang dikutip dari phys.org pada Senin (30/10/2023), mampu menyederhanakan pengembangan sel surya perovskit yang efisien dan stabil.

Bahan tenaga surya generasi berikutnya menawarkan alternatif yang lebih terjangkau dan ramah lingkungan dibandingkan sel surya silikon konvensional.

Para ilmuwan, termasuk Dosen Penn State Nelson Dzade, melaporkan dalam jurnal Nature Energy metode baru mereka untuk menciptakan sel surya perovskit yang lebih tahan lama dan tetap mencapai tingkat efisiensi tinggi, yaitu 21,59 persen konversi sinar matahari menjadi listrik.

Proses pengembangan teknologi ini

Perovskit adalah teknologi surya yang menunjukkan potensi yang cerah karena sel-selnya dapat diproduksi pada suhu kamar dengan penggunaan energi yang lebih efisien daripada bahan silikon konvensional.

Hal ini menjadikan produksinya lebih terjangkau dan ramah lingkungan, sesuai dengan pernyataan Dzade, seorang asisten profesor di Departemen Teknik Energi dan Mineral John dan Willie Leone serta penulis bersama penelitian ini.

Meskipun demikian, materi utama yang digunakan untuk membuat perangkat ini, yaitu hibrida organik-anorganik berbasis halida logam, mengandung komponen organik yang rentan terhadap kelembapan, oksigen, dan panas.

Paparan kondisi dunia nyata dapat menyebabkan penurunan kinerja yang cepat, demikian diungkapkan oleh para ilmuwan.

Salah satu solusi yang dapat diterapkan adalah beralih ke bahan perovskit anorganik seperti cesium timbal iodida.

Bahan ini memiliki sifat listrik yang sangat baik dan ketahanan yang luar biasa terhadap faktor lingkungan.

Namun, penting untuk diingat bahwa bahan ini bersifat polimorfik, yang berarti memiliki banyak fase dengan struktur kristal yang berbeda.

Dua dari fase ini berkontribusi positif terhadap efisiensi sel surya, tetapi pada suhu kamar, mereka dapat berubah dengan mudah menjadi fase non-fotoaktif yang tidak diinginkan.

Ini, pada gilirannya, dapat menyebabkan kerusakan dan menurunkan efisiensi sel surya, demikian yang diungkapkan oleh para peneliti.

Menghasilkan listrik lebih efisien

Dilansir dari Engineering News, Senin (30/10/2023), untuk mengatasi masalah ini, para peneliti mengembangkan "heterojungsi fase" dengan menggabungkan dua polimorf cesium timbal iodida fotoaktif.

Heterojungsi ini mencegah perubahan ke fase non-fotoaktif yang tidak diinginkan dan dapat dioptimalkan dalam sel surya untuk menyerap lebih banyak energi matahari dan menghasilkan listrik lebih efisien.

Metode deposisi ganda yang dikembangkan oleh tim Universitas Chonnam menggunakan teknik udara panas dan penguapan termal tiga sumber.

Dengan menambahkan sedikit bahan tambahan organik dan molekuler selama proses, mereka meningkatkan efisiensi, stabilitas, dan sifat listrik sel surya.

Hasilnya adalah sel surya dengan efisiensi konversi daya sebesar 21,59 persen, yang merupakan salah satu yang tertinggi untuk jenis sel surya ini.

Sel surya ini juga mempertahankan 90 persen efisiensi aslinya setelah disimpan selama 200 jam dalam kondisi sekitar.

Ketika diaplikasikan dalam modul surya dunia nyata, desain mereka mencapai efisiensi konversi daya sebesar 18,43 persen untuk sel surya berukuran lebih dari tujuh inci persegi (18,08 cm2).

Hasil awal ini menunjukkan potensi pendekatan mereka dalam mengembangkan modul sel surya perovskit yang besar dan menguji stabilitasnya dengan andal.