[ad_1]
Para peneliti mengamati degradasi sel surya perovskit di bawah lingkungan lembam yang berbeda.
Sebuah tim ilmuwan internasional yang dipimpin oleh Technical University of Munich (TUM) telah menggunakan sumber sinar-X DESY yang sangat cemerlang PETRA III untuk mengamati untuk pertama kalinya bagaimana atmosfer yang berbeda mempengaruhi pengoperasian sel surya berkinerja tinggi yang baru. Mereka menemukan bahwa vakum menyebabkan degradasi cepat komposisi struktural dan juga efisiensi sel, sedangkan atmosfer nitrogen menghentikan degradasi ini. Tim menjelaskan mekanisme yang mengarah pada perilaku ini dalam jurnal ilmiah “Energi Alam”.
Christian Weindl, Peter Müller-Buschbaum, Renjun Guo dan Suzhe Liang (dari kiri) mempersiapkan pengaturan eksperimental untuk pengukuran operando dengan radiasi sinkrotron di laboratorium di TU München. Foto: Ketua Bidang Fungsional, TUM, Kun Sun.
Sel surya yang terbuat dari perovskite adalah alternatif yang menjanjikan untuk model konvensional yang terbuat dari silikon. Perovskit adalah mineral yang sangat umum yang membentuk sebagian besar mantel bumi. Sel surya yang terbuat dari bahan ini dapat mengubah cahaya biru dan hijau lebih baik daripada sel silikon dan dapat diproduksi dengan murah di lapisan yang lebih tipis. Dalam sepuluh tahun terakhir, para peneliti telah mampu meningkatkan efisiensi sel surya perovskit dari 3,8% menjadi 25,5%, menjadikannya kompetitif dengan sel surya silikon kristal tunggal. Namun, hambatan utama untuk industrialisasi adalah stabilitas sel jangka panjang yang rendah. Dalam beberapa jam, hasil listrik bisa turun drastis karena struktur nano kristal berubah dan mereka terpisah. Dalam pengukuran mereka di PETRA III beamline P03, kelompok penelitian sekarang telah menunjukkan bahwa atmosfer inert yang berbeda dapat mempercepat atau menekan jalur degradasi untuk sel surya perovskit.
“Masa pakai yang lama adalah tantangan terbesar untuk penerapan sel surya perovskit dalam kehidupan sehari-hari,” kata Peter Müller-Buschbaum, profesor di Ketua Bahan Fungsional di TUM. “Memahami mekanisme degradasi sel surya ini memberi kita kesempatan untuk mengatasi masalah ini.”
Dalam percobaan laboratorium, adalah umum untuk melakukan studi sel surya seperti di bawah atmosfer inert: Nitrogen atau vakum sebagian besar menghindari kontak sel surya dengan air atau oksigen, yang keduanya berbahaya bagi sel surya.
“Penyederhanaan bahwa atmosfer lembam adalah yang terpenting dalam eksperimen ini adalah salah,” jelas penulis pertama Renjun Guo (TUM). “Sel surya kami berperilaku sangat berbeda dalam vakum atau nitrogen – stabilitasnya meningkat secara signifikan dalam atmosfer nitrogen lembam. Meskipun nitrogen dan vakum dianggap lembam, kondisi atmosfer memiliki pengaruh kuat pada hasil eksperimen.”
Untuk mempelajari sifat struktural sel surya perovskit, para peneliti menggunakan teknik hamburan sinar-X sinkrotron khusus pada beamline P03 PETRA. Ini memungkinkan mereka untuk memvisualisasikan perubahan struktural pada lapisan perovskit yang menyerap cahaya di sel surya.
“Dengan radiasi sinkrotron, Anda dapat mengikuti perkembangan struktural dan morfologi sel surya perovskit selama operasi di bawah kondisi eksternal yang berbeda,” kata Stephan V. Roth (DESY dan KTH Stockholm), rekan penulis dan kepala beamline P03. “Dengan demikian, kami dapat secara langsung mengamati perubahan struktural pada perovskit dan dengan demikian membuka “kotak hitam” mekanisme degradasi.”
Perubahan kristal dan struktur permukaan perovskite berjalan seiring dengan hilangnya kinerja sel surya. Lingkungan nitrogen menstabilkan kisi kristal; struktur dan morfologi tetap tidak berubah. Sebaliknya, sel surya di bawah vakum mengalami perubahan struktural dalam kisi, mengakibatkan segregasi fase dalam lapisan perovskit dan hilangnya kinerja sel surya.
“Kami merekomendasikan para peneliti yang menggunakan vakum atau nitrogen untuk menghindari efek air dan oksigen atmosfer untuk mempertimbangkan bagaimana kondisi vakum atau nitrogen mempengaruhi hasil eksperimen mereka yang diperoleh dengan metode karakterisasi yang berbeda seperti hamburan, spektroskopi dan mikroskop,” laporan Mueller-Buschbaum. “Penemuan kami dapat meningkatkan protokol pengujian untuk eksperimen pada stabilitas jangka panjang sel surya perovskit dan meningkatkan kesadaran akan efek tersebut dalam studi degradasi juga pada sel surya baru lainnya seperti sel surya organik dan sel surya quantum dot.”
Referensi:
R.Guo, dkk. “Mekanisme degradasi sel surya perovskit di bawah vakum dan satu atmosfer nitrogen“. Energi Alam, 6.10, 977-986 (2021).
Sumber: DESY
[ad_2]
