Penghalang tersembunyi yang membatasi 20% sel surya organik akhirnya diungkap oleh para peneliti
Sebuah tim peneliti internasional telah mengungkap mekanisme tersembunyi yang membatasi kinerja sel surya organik dan dapat membantu mereka melampaui batas efisiensi sebesar 20 persen. Penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Universitas Linköping di Swedia, Universitas Potsdam di Jerman, dan Institut Paul Drude di Berlin, menyoroti tantangan jangka panjang dalam pengembangan fotovoltaik organik (OPV). Sel surya fotovoltaik organik menawarkan alternatif energi rendah dan berlimpah di bumi dibandingkan fotovoltaik konvensional. Teknologi ini juga berpotensi menghasilkan listrik dengan biaya lebih rendah dibandingkan teknologi surya generasi pertama dan kedua. Menurut tim, temuan ini dapat memberikan peta jalan untuk penciptaan sel surya yang lebih efisien yang mampu bersaing dengan teknologi berbasis silikon yang sudah ada. Misteri Tenaga Surya Kinerja sel surya ditentukan oleh tiga faktor. Ini termasuk arus hubung singkat, tegangan rangkaian terbuka, dan faktor pengisian. Meskipun ketiganya memengaruhi seberapa banyak listrik yang dapat dihasilkan suatu perangkat, meningkatkan kualitas listrik sering kali mengorbankan perangkat lainnya. Oleh karena itu, para peneliti telah berjuang menghadapi trade-off sel surya organik yang terus-menerus selama bertahun-tahun. Upaya untuk meningkatkan tegangan rangkaian terbuka sering kali menyebabkan faktor pengisian lebih rendah. Pada saat yang sama, peningkatan faktor pengisian sering kali mengurangi tegangan. Ketika efisiensi sel surya organik meningkat melebihi 20 persen, trade-off ini menjadi semakin sulit untuk diatasi. Untuk mengatasi tantangan ini, Dieter Neher, PhD, dari Universitas Potsdam, Feng Gao, PhD, dari Universitas Linköping, serta Safa Shoaee, PhD, dari Paul Drude Institute for Solid State Electronics, bekerja sama untuk menyelidiki akar permasalahannya. Bekerja sama dengan pakar lain di bidangnya, tim ini menyelidiki mengapa peningkatan efisiensi sel surya organik mulai melambat pada tingkat kinerja yang lebih tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu, pembangkitan muatan listrik bebas pada lapisan aktif sel surya sangat bergantung pada medan listrik pada bahan semikonduktor organik. “Hal ini mengakibatkan keterbatasan yang sebelumnya kurang dipahami mengenai faktor pengisian, yang menjadi sangat relevan ketika kehilangan tegangan perlu diminimalkan,” kata Neher, seorang profesor fisika di Universitas Potsdam. Di dalam kemacetan Ketika sinar matahari menyinari sel surya organik, hal itu menciptakan rangsangan, yang merupakan pasangan terikat elektron bermuatan negatif dan lubang bermuatan positif. Karena pasangan ini tidak dapat bergerak bebas, maka harus dipecah terlebih dahulu menjadi muatan bebas yang dapat menghasilkan listrik. Dengan menggunakan simulasi seluruh sel surya, tim menemukan bahwa dua faktor memainkan peran penting dalam proses ini: berapa lama rangsangan bertahan dan berapa banyak energi yang dilepaskan selama transfer muatan. Kedua parameter tersebut diidentifikasi sebagai penentu paling penting dari faktor pengisian pada rugi-rugi tegangan rendah. “Kami dapat melacak trade-off antara faktor pengisian dan tegangan rangkaian terbuka kembali ke beberapa besaran fisik dan mensimulasikan bagaimana batasan ini dapat dikurangi secara signifikan dengan meningkatkan masa pakai eksiton,” Neher menyimpulkan dalam siaran pers. Tim menunjukkan bahwa memperpanjang masa pakai eksiton dapat mengurangi masalah secara signifikan. Untuk memvalidasi konsep tersebut, mereka juga mengembangkan kombinasi baru bahan organik dan menggunakannya untuk memproduksi sel surya. Perangkat ini menghasilkan faktor pengisian yang tinggi dan output daya keseluruhan yang kuat. Menurut para peneliti, temuan ini memberikan prinsip desain umum yang dapat memandu pengembangan bahan fotovoltaik organik dan arsitektur perangkat di masa depan. Studi ini telah dipublikasikan di jurnal Nature Photonics.
Diterbitkan : 2026-06-24 18:37:00
sumber : interestingengineering.com
