Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Teknologi Fotovoltaik Sel Surya Berbahan Perovskites

Teknologi fotovoltaik Sel Surya Berbahan perovskites. Sementara sel surya berbasis silikon mendominasi pasar panel surya, silikon sebagai bahan yang dapat secara efektif memanen listrik dari sinar matahari. Sel surya film tipis menggunakan kadmium dan telluride adalah umum dalam penyebaran surya skala utilitas, dan di ruang angkasa. Teknologi baru ini menggunakan sel efisiensi tinggi yang mengandalkan tiga bahan berbeda untuk memanen bagian spektrum yang berbeda.

Masalah paling umum dari bahan-bahan yang dapat menjadi bahan fotovoltaik adalah kecenderung bahan untuk terdegradasi ketika beradadi bawah sinar matahari, sehingga cara mengatasinya adalah membatasi utilitas mereka hingga beberapa tahun. Itu telah menarik perhatian komunitas penelitian, yang telah bereksperimen dengan cara-cara untuk menjaga mereka tetap stabil lebih lama.

Baca juga: Harga GPU jatuh karena cryptocurrency

Dalam journal ilmiah online Science, tim peneliti dari Princeton menggambarkan bagaimana mereka menyusun bahan perovskite untuk membatasi mekanisme utama yang dengannya ia membusuk, menghasilkan sel surya dengan masa pakai yang mirip dengan silikon. Meskipun sel perovskite tidak seefisien yang ada saat ini di pasaran, struktur serupa mungkin berfungsi untuk melestarikan bahan terkait yang memiliki efisiensi lebih tinggi.

Mengapa perovskites?

Perovskites bukanlah bahan tunggal; sebaliknya, mereka adalah keluarga besar bahan kimia yang mengadopsi konfigurasi serupa ketika berbentuk kristal. Mereka dapat dibentuk dari berbagai elemen dan bahkan menggabungkan bahan kimia organik sebagai salah satu ion yang ada dalam kristal. Fleksibilitas ini berarti bahwa, terlepas dari kesamaan struktural, kristal perovskite dapat memiliki sifat yang berbeda berdasarkan bahan kimia yang membentuk struktur itu.

Sifat-sifat ini kadang-kadang termasuk efek fotovoltaik yang kuat. Bahan-bahannya memiliki sejumlah keunggulan daripada bahan sel surya lainnya. Sebagai permulaan, pembuatannya berasal dari bahan baku yang sangat murah, Timbal misalnya, adalah salah satu elemen yang lebih umum dalam perovsit fotovoltaik.

Membuat bahan perovskites mengkristal juga cukup mudah untuk membentuk kristal berkualitas tinggi ketika mereka mengendap dari larutan, membuatnya lebih mudah untuk dikerjakan. Pemrosesan juga tidak mahal dan mudah diskalakan, dan berpotensi menerapkan lapisan fotovoltaik ke berbagai bahan dan permukaan.

Jadi mengapa hampir semua orang masih menggunakan silikon? Pertama-tama, perovskites cenderung jauh lebih tidak efisien dalam mengubah foton menjadi listrik daripada pesaing. Itu  menjadi faktor penting karena sebagian besar biaya dalam instalasi surya berasal dari izin dan biaya pemasangan. Sehingga menempatkan beberapa premi untuk mendapatkan hasil maksimal dari setiap panel yang Anda pasang.

Perovskites sekarang

Perkembangan terbaru telah mengidentifikasi perovskites memiliki efisiensi yang mirip dengan silikon menurut hasil studi sementara. Kendalanya, sebagian besar perovskites meluruh dengan cepat karena struktur kristal yang mereka bentuk cenderung rusak seiring waktu karena terkena cahaya. Sebagian besar perovskites yang telah diuji kehilangan persentase yang signifikan dari produksi mereka dalam waktu satu tahun. Selain itu hanya sedikit yang memiliki stabilitas untuk mempertahankan produktivitas tinggi lebih dari lima tahun.

Masalahnya adalah perovskite tidak stabil dan lebih dari itu atom-atom yang terbentur keluar dari struktur dan mampu berdifusi menjauh darinya. Jika atom tidak memiliki tempat untuk pergi, struktur akan lebih mungkin stabil dalam periode yang lebih lama.

Untuk memperbaiki masalah ini, para peneliti mengorbankan sedikit efisiensi, memilih cesium timbal iodida (CsPbI3) sebagai bahan fotovoltaik mereka. Bahan ini mengubah sedikit lebih dari 17 persen foton yang masuk menjadi muatan (bahan silikon biasanya memiliki efisiensi lebih dari 22 persen). Tetapi memiliki keuntungan yang signifikan karena memungkinkan untuk membuat penutup untuk bahan yang secara kimiawi sangat mirip. Secara khusus, tim menghasilkan topi yang terdiri dari bahan kimia terkait Cs2PbI2Cl2 dengan mengekspos perovskite ke klorin. Jadi semua atom yang dapat dipantulkan keluar dari perovskite dan ke dalam lapisan tutup akan menemukan ruang yang dapat mereka tempati sudah diisi oleh atom yang sama, yang seharusnya sangat memperlambat difusi.

Untuk menguji seberapa baik ini bekerja, tim membuat perangkat perovskite dengan dan tanpa tutupnya dan memaparkannya pada cahaya konstan pada berbagai suhu. Mereka dapat mencitrakan peluruhan perovskite dalam bahan yang tidak tertutup, dan mereka menghubungkannya dengan hilangnya yodium dari bahan tersebut. Tutupnya tampaknya sebagian besar mencegah kerugian itu.

Secara kritis, tutupnya harus cukup tipis untuk memungkinkan muatan menyaringnya dan mencapai lapisan yang mengumpulkannya untuk digunakan dalam menghasilkan arus. Menjaga tutupnya ke lapisan setebal 20 nanometer tampaknya sudah cukup; pada kenyataannya, tutupnya meningkatkan efisiensi bahan perovskite di bawah 15 persen menjadi lebih dari 17 persen meskipun masih jauh di bawah silikon.

Manfaat penelitian

Meskipun tidak mungkin untuk menjalankan panel hingga 20 tahun untuk melihat bagaimana kinerja mereka akan menurun. Tim melacak penurunan jangka pendek pada suhu yang berbeda dan menggunakan data untuk menghasilkan formula di masa depan. Hasilnya digunakan untuk menentukan kapan panel akan mencapai titik di mana mereka hanya menghasilkan 80 persen dari daya pengenal aslinya, yang disebut T80.

Dengan sendirinya, bahan yang tertutup memiliki T80 lebih dari 2.100 jam pada 110 ° C, yang merupakan suhu tinggi yang tidak masuk akal. Skalakan angka itu ke 35 ° C yang lebih masuk akal, dan ekstrapolasi menunjukkan lebih dari lima tahun operasi berkelanjutan. Jelas, panel surya tidak beroperasi terus menerus, jadi Anda setidaknya dapat menggandakan kerangka waktu itu mengingat hari-hari berawan dan dingin yang tak terhindarkan. Menurut Lynn Loo, yang memimpin tim, daya tahan material akan kompetitif dengan silikon di banyak wilayah AS.

Itulah daya tahannya—efisiensinya jauh lebih rendah, yang berarti sistem ini masih tidak kompetitif pada tingkat per panel. Itu mungkin tidak masalah untuk beberapa aplikasi jika perovskite jauh lebih murah untuk dibuat. Dan lagi, perovskites adalah kelas bahan yang sangat besar; sangat mungkin bahwa kita dapat menggunakan pendekatan ini untuk meningkatkan stabilitas seseorang dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Bukan berarti ini dapat menggantikan silikon; kami telah melangkah jauh untuk mengoptimalkan produksinya, dan biayanya menjadi sangat rendah. Tetapi memiliki opsi tambahan dapat memberi kita fleksibilitas saat menyesuaikan fotovoltaik dengan aplikasi yang berbeda. Jika kita ingin dunia berjalan dengan tenaga terbarukan, fleksibilitas semacam itu bisa sangat penting.

Demikian informasi seputar perkembangan energi matahari, semoga artikel Teknologi fotovoltaik Sel Surya Berbahan perovskites. Bermanfaat!

Posting Komentar untuk "Teknologi Fotovoltaik Sel Surya Berbahan Perovskites"