Panel surya sebagai penghasil listrik alternatif (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Sel surya berbahan perovskit selama ini dikenal sebagai kandidat kuat untuk masa depan energi surya karena murah, bisa dicetak, dan efisiensinya terus mendekati sel silikon terbaik.
Namun, di balik performa yang menjanjikan, ketahanannya terhadap panas masih menyisakan pekerjaan rumah. Banyak sel surya perovskit justru rusak saat proses pembuatan, ketika lapisan aktif harus dipanaskan.
Masalah ini menjadi krusial karena transisi energi bersih dalam skala besar tidak hanya membutuhkan sel surya yang efisien, tetapi juga perangkat yang mampu bertahan lama di kondisi ekstrem.
Panel surya harus sanggup menghadapi suhu tinggi, kelembapan, dan fluktuasi cuaca selama bertahun-tahun tanpa kehilangan performa secara drastis.
Penelitian terbaru dari Xi’an Jiaotong University (XJTU) di China menawarkan solusi baru yang menjanjikan. Tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Chao Liang mengembangkan metode perlindungan permukaan yang mencegah kerusakan sel surya perovskit sejak tahap awal pembuatannya, tepatnya saat proses pemanasan berlangsung.
Dalam banyak prototipe sel surya perovskit ber-efisiensi tinggi, tahap pemanasan atau annealing justru menjadi titik paling berisiko, sebagaimana dikutip dari Earth pada Selasa (27/1).
Pada fase ini, panas dapat memicu cacat mikroskopis di permukaan kristal. Cacat kecil tersebut kemudian berkembang menjadi jalur kegagalan jangka panjang yang menurunkan kinerja sel.
Perovskit sendiri adalah material kristal yang sangat efektif menyerap cahaya. Tidak seperti silikon yang ikatan atomnya sangat kuat, struktur perovskit lebih bergantung pada gaya tarik listrik antar-ion.
Akibatnya, panas relatif mudah melemahkan ikatan ini dan membuka jalan bagi migrasi ion, yaitu pergerakan atom bermuatan yang mengganggu aliran listrik.
Salah satu masalah utama selama pemanasan adalah lepasnya atom iodin dari permukaan perovskit. Saat iodin hilang, terbentuklah kekosongan iodin yang membuat struktur lokal kristal menjadi tidak stabil. Kekosongan ini memicu distorsi dan memudahkan cacat menyebar ke bagian dalam lapisan aktif sel surya.
Alih-alih memperbaiki cacat setelah terbentuk, tim XJTU memilih pendekatan pencegahan. Mereka mengembangkan teknik yang disebut molecular press annealing, yaitu proses pengepresan panas yang sekaligus menempelkan molekul pelindung ke permukaan perovskit tanpa menggunakan pelarut tambahan.
Dalam metode ini, sebuah lapisan tipis bermuatan molekul 2-pyridylethylamine ditekan ke permukaan perovskit saat pemanasan. Molekul kecil kaya nitrogen ini memiliki dua titik ikatan yang mampu mengunci atom timbal di permukaan, sehingga rangka timbal–iodin tetap stabil meski terkena panas tinggi.
Ikatan ganda dari molekul tersebut membantu mencegah terbentuknya kekosongan iodin dan menghambat penyebaran cacat yang sudah ada. Dengan permukaan yang lebih rapi dan stabil, muatan listrik dapat bergerak lebih lancar, sehingga lebih banyak energi matahari yang benar-benar dikonversi menjadi listrik.
Hasilnya cukup mencolok. Tim peneliti melaporkan efisiensi hingga 26,5 persen pada sel berukuran kecil dan 23,0 persen pada modul berukuran 16 sentimeter persegi. Angka ini mendekati batas atas kinerja perovskit yang selama ini dicatat oleh National Renewable Energy Laboratory.
Namun, efisiensi tinggi saja tidak cukup jika sel surya cepat rusak. Karena itu, para peneliti juga menguji ketahanan perangkat di kondisi panas dan lembap. Pada suhu 85 derajat Celsius dengan kelembapan 60 persen, sel surya ini masih mempertahankan 98,6 persen performa awal setelah lebih dari 1.600 jam operasi.
Dalam pengujian penyimpanan gelap pada suhu ruang, sel tersebut tetap menjaga 97,2 persen kinerjanya setelah lebih dari 5.000 jam. Hasil ini menunjukkan bahwa menekan cacat sejak awal memang berdampak besar pada stabilitas jangka panjang.
Keunggulan lain dari metode ini adalah efisiensi biaya. Satu template molekul dapat digunakan hingga 30 kali, memangkas biaya bahan perawatan permukaan panel Surya lebih dari 47 kali lipat. Karena tidak menggunakan pelarut tambahan, risiko merusak lapisan perovskit yang sensitif juga berkurang.
Meski begitu, tantangan masih ada. Sel surya perovskit di dunia nyata harus dilindungi dari air, oksigen, dan perubahan suhu harian. Selain itu, kandungan timbal dalam perovskit menuntut sistem pengemasan dan daur ulang yang aman agar tidak mencemari lingkungan.
Penelitian ini menunjukkan bahwa momen paling rapuh dalam pembuatan sel surya bisa diubah menjadi tahap yang terkendali dengan pendekatan kimia yang tepat. Jika teknik pengepresan molekuler ini dapat diskalakan ke produksi industri dan terbukti tahan lama di lapangan, sel surya perovskit berpotensi menjadi jauh lebih awet dan kompetitif.
Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Science.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
sel surya perovskit teknologi energi surya stabilitas panel surya
