Beijing, China (Xinhua/Indonesia Window) – Para peneliti China baru-baru ini mengembangkan sel surya tandem perovskit-organik baru, yang berhasil mencatat rekor dunia baru dengan efisiensi konversi fotolistrik kondisi tunak sebesar 28,04 persen, menurut sebuah studi yang diterbitkan pada Senin (13/7) dalam jurnal Nature.

Sel surya tersebut, yang dikembangkan oleh Institut Kimia Akademi Ilmu Pengetahuan China (ICCAS), dilengkapi dengan subsel atas berbahan perovskit dengan celah pita lebar yang mencapai tegangan rangkaian terbuka tertinggi yang pernah tercatat untuk jenisnya.

Ketika diintegrasikan secara presisi dengan subsel bawah organik, efisiensi konversi daya perangkat tandem di laboratorium tersebut mencapai puncaknya di angka 28,80 persen, dengan efisiensi kondisi tunak yang telah disertifikasi sebesar 28,04 persen.

Sel tersebut juga menunjukkan stabilitas operasional yang luar biasa, dengan mempertahankan 90 persen dari efisiensi awalnya setelah 625 jam penyinaran terus-menerus.

"Sel surya tandem perovskit-organik ini mengombinasikan desain yang ringan, fleksibilitas mekanis, dan efisiensi tinggi," ujar Li Yongfang, seorang akademisi di Akademi Ilmu Pengetahuan China yang memimpin tim peneliti tersebut.

"Selain untuk aplikasi pada bangunan, transportasi, dan elektronik yang dapat dikenakan, rasio daya terhadap bobotnya yang luar biasa menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk misi antariksa di masa depan, termasuk satelit dan stasiun luar angkasa, di mana sumber energi yang lebih ringan dan lebih efisien sangatlah penting," papar Li.

Teknologi fotovoltaik yang sedang berkembang, khususnya sel surya perovskit dan organik, telah mengalami kemajuan pesat dalam beberapa tahun terakhir.

Sel surya tandem perovskit-organik memaksimalkan pemanfaatan spektrum matahari, dengan lapisan atas perovskit menangkap sinar kasat mata, sedangkan lapisan bawah organik menyerap sinar inframerah dekat, sehingga menghasilkan efisiensi teoretis yang jauh melampaui perangkat sambungan tunggal.

Namun, lapisan perovskit bagian atas masih menghadapi tantangan yang sulit diatasi. Agar mampu menyerap cukup banyak sinar matahari, lapisan tipis tersebut memerlukan penggabungan yodium dan bromin secara bersamaan.

Masalahnya, selama proses fabrikasi atau saat terpapar cahaya dalam waktu lama, ion iodida dan bromida cenderung menjadi terpisah, sebuah fenomena yang dikenal sebagai pemisahan fase, sehingga menyebabkan penurunan tegangan terus-menerus dan degradasi performa.

"Pemisahan fase ini telah menjadi kendala utama yang sangat mengganggu stabilitas operasional perangkat dan menghambat kelayakan komersialnya," kata Meng Lei, seorang peneliti di institut tersebut sekaligus anggota penting tim tersebut.

Guna mengatasi masalah ini, tim tersebut menambahkan molekul aditif TDB ke dalam lapisan perovskit. Selama tahap awal pembentukan film perovskit, TDB berperan sebagai mediator, memperlambat agregasi cepat ion bromida, dan memastikan distribusi yodium dan bromin yang homogen sejak awal.

Saat terpapar cahaya, TDB berubah menjadi struktur molekul baru, yaitu TAB, yang kemudian menempel pada batas butir material perovskit.

"Molekul yang baru terbentuk ini secara efektif menekan migrasi ion halida dan pemisahan fase, sebuah transformasi dari yang semula tidak tahan terhadap cahaya menjadi adaptif terhadap cahaya," tutur Meng.

Laporan: Redaksi