Efisiensi Konversi Daya Sel Surya Fleksibel Meningkat Secara Signifikan!
Sep 16, 2023
Baru-baru ini, para peneliti di Institut Teknologi Bioenergi dan Bioproses Qingdao (QIBEBT) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok melakukan perbaikan pada bahan yang digunakan dalam sel surya organik terner (TOSC), sehingga mencapai tingkat efisiensi yang serupa dengan sel surya tradisional. Penelitian ini dipublikasikan di jurnal "Advanced Materials." Sel surya fotovoltaik organik (OSC) adalah jenis sel surya yang mengubah sinar matahari menjadi listrik menggunakan bahan organik, biasanya molekul kecil atau polimer, dibandingkan dengan sel surya anorganik tradisional yang menggunakan silikon kristal atau bahan anorganik lainnya.
Salah satu keunggulan utama sel surya organik adalah keserbagunaan dan sifatnya yang ringan. Mereka dapat diproduksi dengan biaya lebih rendah menggunakan teknik berbasis solusi seperti pencetakan inkjet, yang memungkinkan gulungan fleksibel dibandingkan panel kaku. Hasilnya, mereka menemukan aplikasi di berbagai bidang seperti sensor, pengisi daya portabel, dan perangkat elektronik yang dapat dikenakan. OSC juga bisa berbentuk semi-transparan atau berwarna, menjadikannya estetis dan cocok untuk diintegrasikan ke dalam bangunan, jendela, dan struktur lainnya.
Namun, dibandingkan dengan sel surya anorganik, sel surya organik memiliki efisiensi konversi daya (PCE) yang lebih rendah, dan hal ini ingin ditingkatkan oleh TOSC. Sel surya organik biner standar terdiri dari bahan donor dan bahan akseptor, namun TOSC berbeda karena mencakup komponen ketiga yang dikenal sebagai bahan "tamu".
Dimasukkannya komponen tamu ini sangat penting untuk meningkatkan berbagai aspek kinerja sel surya, seperti mengubah fluks energi internal sel dan mengoptimalkan cara sel mengubah cahaya menjadi listrik. Komponen tamu sangat penting untuk meningkatkan PCE, karena dapat memperluas spektrum cahaya yang dapat diserap sel surya. Dengan memilih bahan tamu yang menyerap cahaya di area yang tidak tercakup oleh bahan donor atau akseptor, kapasitas penyerapan cahaya sel secara keseluruhan dapat ditingkatkan. Hal ini juga memungkinkan untuk menyempurnakan morfologi film campuran, mempengaruhi disosiasi eksiton, pembangkitan muatan, dan transportasi.
Mengingat komponen tamu dapat melakukan berbagai aktivitas berbeda, lokasi tepatnya di dalam "sandwich" atau matriks sel surya akan berdampak signifikan terhadap kinerja. Ada tiga kemungkinan posisi untuk komponen tamu: tertanam dalam bahan donor, tertanam dalam bahan akseptor, atau tersebar pada antarmuka antara donor dan akseptor, menciptakan struktur campuran (agregat) seperti paduan. Namun, hingga saat ini, hanya ada sedikit pertimbangan eksperimental mengenai posisi komponen tamu.
Dalam penelitiannya, para ilmuwan menggunakan komponen tamu yang disebut LA1 di TOSC, yang berbeda dari bahan komponen tamu lainnya dalam hal kristalinitas. LA1 adalah akseptor molekul kecil, dan para peneliti memodifikasinya dengan rantai samping fenilalkil, gugus fungsi yang biasa digunakan dalam bahan organik untuk sistem fotovoltaik.
Modifikasi LA1 untuk memasukkan rantai samping fenilalkil meningkatkan kristalinitas dan kesejajaran sekaligus mempertahankan kompatibilitas yang memadai, sehingga menghasilkan peningkatan kinerja TOSC.
Selain itu, para peneliti mengontrol distribusi komponen tamu dengan mengubah variabel yang mempengaruhi interaksi antara komponen host dan tamu, seperti kompatibilitas host/tamu, energi permukaan, kinetika kristal, dan interaksi antarmolekul. Mereka menemukan agregat mirip paduan di sebagian besar molekul tamu, yang menyusup dan berdifusi ke seluruh matriks inang.
Ukuran kristalit dari "paduan" host/tamu yang terintegrasi ini dapat dengan mudah disesuaikan untuk meningkatkan transfer muatan dan menekan rekombinasi muatan, sehingga menghasilkan peningkatan PCE awal lebih dari 15%. Selanjutnya, dengan menggabungkan komponen tamu dengan akseptor seri Y6 sebagai komponen utama, mereka mencapai peningkatan efisiensi yang lebih besar yaitu lebih dari 19%.
Para peneliti percaya bahwa mereka telah mencapai keberhasilan eksperimental yang signifikan, namun pemahaman yang lebih baik tentang faktor-faktor yang mendasari keunggulan ini diperlukan di masa depan. Mereka berharap mendapatkan wawasan yang lebih mendalam mengenai sistem fundamental ini.
Manfaatkan kekuatan inovasi dengan cangkang paket baterai litium-ion mutakhir kami. Perusahaan kami mengkhususkan diri dalam memproduksi penutup baterai berkualitas tinggi yang dirancang untuk memenuhi permintaan lanskap energi modern. Baik untuk penyimpanan energi terbarukan, kendaraan listrik, atau elektronik portabel, cangkang baterai kami menawarkan perlindungan, kinerja, dan rekayasa presisi yang dibutuhkan proyek Anda. Bergabunglah dengan masa depan penyimpanan energi dengan cangkang paket baterai lithium-ion kami dan buka berbagai kemungkinan.
