Peneliti dari berbagai universitas ternama telah berhasil menemukan strategi baru untuk meningkatkan stabilitas dan efisiensi sel surya perovskite (PSCs). Tim yang dipimpin oleh Zhenyu Jia dan Brian R. Saunders dari Universitas Manchester memperkenalkan penggunaan nanopartikel polimer film-forming atau nanogel sebagai aditif untuk meningkatkan performa sel surya perovskite. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal Energy & Environmental Science oleh Royal Society of Chemistry pada tahun 2024.
Sel surya perovskite telah dikenal karena potensi besar mereka dalam konversi energi surya dengan efisiensi tinggi dan biaya produksi yang relatif rendah. Namun, salah satu tantangan utama dalam penerapan komersial sel surya ini adalah stabilitas jangka panjang yang masih rendah. Penurunan kinerja ini terutama disebabkan oleh adanya cacat pada permukaan perovskite yang menyebabkan migrasi ion dan degradasi material.
Dalam penelitian ini, tiga sistem nanogel dengan diameter yang berbeda (60 nm, 100 nm, dan 200 nm) ditambahkan ke dalam larutan prekursor perovskite. Hasilnya menunjukkan bahwa nanogel dengan diameter 100 nm memberikan peningkatan terbesar dalam efisiensi konversi daya (PCE) dan stabilitas perangkat. Nanogel ini terbukti membentuk lapisan film tipis yang meningkatkan stabilitas permukaan perovskite dengan mengurangi kepadatan perangkap (trap density) yang biasanya menyebabkan degradasi kinerja.
Simulasi ab initio dan berbagai uji eksperimental menunjukkan bahwa molekul-molekul dalam nanogel ini berinteraksi kuat dengan permukaan perovskite melalui ikatan Pb-O, yang meningkatkan stabilitas permukaan. Dalam uji ketahanan, perangkat sel surya yang menggunakan nanogel berdiameter 100 nm ini mampu mempertahankan lebih dari 80% dari PCE awal mereka setelah lebih dari enam bulan, jauh lebih baik dibandingkan dengan hanya 25% untuk perangkat kontrol tanpa nanogel.
Inovasi ini dianggap sebagai langkah maju yang signifikan dalam teknologi sel surya perovskite. Strategi nanogel yang dikembangkan tidak hanya meningkatkan efisiensi dan stabilitas, tetapi juga menawarkan metode yang dapat di-skala besar untuk aplikasi komersial. Dengan potensi untuk diproduksi dalam skala besar, nanogel ini bisa menjadi solusi yang sangat dibutuhkan untuk membuat sel surya perovskite lebih tahan lama dan kompetitif di pasar energi terbarukan.
Penelitian ini tidak hanya mengungkapkan potensi besar nanogel dalam meningkatkan performa sel surya, tetapi juga membuka jalan bagi pendekatan baru dalam penggunaan nanopartikel untuk material energi masa depan.
0 Komentar