Beralih ke energi terbarukan seperti tenaga surya sangat penting dalam perang melawan perubahan iklim. Namun, sementara teknologi surya telah membuat langkah luar biasa sejak awal, masih membutuhkan teknologi baru untuk menjadi alternatif bahan bakar fosil. Dalam skenario ini, perovskit, penemuan terbaru di sektor energi terbarukan, bisa menjadi pengubah permainan dalam pengembangan tenaga surya yang efisien.
Panel surya tradisional dibuat menggunakan silikon kristal (c-Si) atau teknologi surya film tipis, yang memiliki efisiensi terbatas. Namun, perovskit adalah struktur kristal yang ringan dan fleksibel yang dapat dengan mudah diendapkan ke permukaan apa pun, fleksibel atau bertekstur. Berkat ini, mereka dapat menghasilkan kreasi yang lebih tipis dan lebih ringan solar panel, mampu beroperasi pada suhu kamar dan menghasilkan lebih banyak listrik dari matahari dengan biaya lebih rendah daripada sel surya silikon.
Meskipun belum ada aplikasi perovskit yang dikomersialkan, mereka adalah subjek penelitian dan investasi yang sedang berlangsung. Dengan banyaknya perusahaan yang ingin memanfaatkan potensi mereka, sekarang adalah waktu yang tepat untuk belajar tentang sel surya perovskite, teknologinya, dan perbedaannya dari sel surya tradisional.
Daftar Isi
Apa itu perovskite?
Bagaimana sel surya perovskit dibuat?
Berbagai jenis sel surya perovskite
Sel surya Perovskite vs. sel surya silikon kristal
Kesimpulan
Apa itu perovskite?
Berbeda dengan kristal silikon, perovskit adalah keluarga bahan dengan struktur kristal unik yang mirip dengan mineral dengan nama yang sama yang pertama kali ditemukan di Rusia pada tahun 1839. Namun, baru pada tahun 2006 perovskit pertama kali diteliti sebagai bahan yang diserap, dengan hasil penelitian diterbitkan tiga tahun kemudian, pada tahun 2009.
Ada beberapa varietas perovskit. Perovskit pertama yang ditemukan terdiri dari kalsium titanium oksida. Belakangan, banyak jenis perovskit ditemukan, termasuk yang mengandung metil amonium timbal triiodida. Meskipun demikian, perovskit yang paling menguntungkan bagi industri tenaga surya adalah mereka kristal terbuat dari molekul organik dan anorganik yang terhubung ke atom timah atau timah.
Perovskites adalah yang paling menjanjikan dari 3rd generasi Fotovoltaik (PV), menjadikannya pengubah permainan di industri tenaga surya. Dalam lima tahun terakhir, efisiensi sel surya perovskit ditemukan meningkat dari kurang dari 4% menjadi lebih dari 20%. Dalam 15 tahun ke depan, efisiensi mereka diperkirakan akan meningkat lebih jauh lagi 30%. Untuk alasan ini, diyakini bahwa sel surya perovskit berpotensi menggantikan panel surya c-Si tradisional dan sebagian besar fotovoltaik film tipis.
Bagaimana sel surya perovskit dibuat?
Dengan kata sederhana, sel surya perovskit dibuat melalui proses yang disebut "kimia basah", di mana bahan seperti metilamonium halida, timbal iodida metilamonium, dan aditif lainnya dicampur dalam larutan. Campuran ini dapat diaplikasikan pada kaca, oksida logam, sel surya silikon, polimer fleksibel, atau bahkan kayu transparan.
Pengendapan larutan perovskit pada bahan dasar dilakukan melalui pelapisan spin, yang didasarkan pada konsep yang sama dengan mesin Spin-Art yang digunakan oleh anak-anak. Solusinya disemprotkan atau diteteskan ke substrat, dengan substrat diputar dengan kecepatan tinggi, memungkinkan lapisan tipis larutan menyebar secara merata di permukaannya. Ketika pelarut dalam campuran menguap, film perovskit tertinggal sebagai lapisan tipis kristal perovskit yang dapat dengan mudah dihubungkan ke sel surya.
Namun, ada lebih dari satu metode untuk pembuatan perovskite sel surya, seperti bantuan uap, deposisi dua langkah, dan deposisi uap termal.
Berbagai jenis sel surya perovskite
Secara keseluruhan, semua sel surya memiliki kesamaan. Ini termasuk setidaknya satu lapisan negatif, lapisan positif bahan fotovoltaik, dan elektroda depan dan belakang konduktif. Elektroda membawa elektron yang diisi matahari dari lapisan negatif sepanjang kabel untuk menghasilkan listrik sebelum membawanya kembali ke lapisan positif. Selain itu, setelah dipasang di modul surya, semua sel surya disegel dalam lapisan enkapsulasi untuk melindunginya dari kerusakan cuaca.
Sekarang, ketika datang ke berbagai jenis sel surya perovskite, dua jenis sangat penting - sel film tipis dan sel tandem. Sel film tipis hanya mengandung perovskit sebagai bahan fotovoltaik, sedangkan sel tandem mungkin memiliki beberapa lapisan perovskit atau lapisan tipis perovskit di atas lapisan silikon kristal.
Ada juga sel tandem film tipis. Di sini, sel mengandung tembaga lapisan indium gallium selenide (CIGS) dilapisi dengan lapisan perovskit. Sel tandem film tipis adalah teknologi surya yang sudah sempurna.
Sel surya Perovskite vs. sel surya silikon kristal
Sel surya silikon kristal, dianggap teknologi matang dengan proses produksi massal yang mapan, telah menjadi norma selama beberapa dekade di industri surya. Ini memiliki struktur AI-BSF di mana monocrystalline atau polycrystalline c-Si digunakan pada lapisan penyerap.
Perbedaan yang menarik antara perovskite dan c-Si adalah potensi penyerapan cahayanya. Perovskite sel dapat merespon berbagai warna dalam spektrum matahari, sedangkan c-Si hanya dapat menyerap cahaya dengan panjang gelombang sama atau lebih besar dari 1,100 nm. Ini karena struktur sel perovskit, karena memungkinkan elektron menembus lapisan tebal secara efisien. Akibatnya, mereka dapat mengubah jumlah sinar matahari yang lebih tinggi menjadi listrik, yang berkontribusi pada efisiensi perovskit yang lebih tinggi.
Efisiensi tertinggi yang tercatat dari sel surya perovskite adalah 29.15%, dibandingkan dengan 25.4% lebih rendah yang ditunjukkan oleh sel surya c-Si. Mempertimbangkan bahwa silikon kristal Al-BSF adalah teknologi yang sangat matang, ini membuktikan potensi yang menjanjikan dari panel surya perovskite.
Terakhir, perovskit sel surya menghadirkan bahan potensial rendah dan mengurangi biaya pemrosesan. Mereka juga dapat diproduksi dalam berbagai warna, memungkinkan konsumen menyesuaikan produk dengan kebutuhan mereka. Karakteristik tambahan dari sel surya perovskit, seperti fleksibilitas, ringan, dan semi-transparan, telah meyakinkan para peneliti dan perancang elektronik bahwa berbagai aplikasi sel surya perovskit dapat menggantikan c-Si. teknologi dalam jangka panjang.
Kapan orang dapat membeli sel surya perovskite? Sebuah kesimpulan
Para peneliti dan ahli di energi terbarukan industri melihat perovskit sebagai bahan yang menjanjikan untuk mengembangkan sel surya yang murah, efisien, dan ramah lingkungan. Akibatnya, banyak bisnis dan organisasi saat ini sedang meneliti potensi sel surya perovskite, termasuk National Renewable Energy Laboratory (NREL), Oxford PV, Qcells, dan lain-lain. Sementara sel yang mereka buat adalah sel uji seukuran perangko, belum siap untuk dijual ke publik, komersialisasi skala besar mungkin tidak akan lama lagi.
