Lapisan molekuler meningkatkan sel surya organik
Energy

Lapisan molekuler meningkatkan sel surya organik


Kredit: Domain Publik CC0

Sebuah lapisan elektroda setebal satu molekul saja dapat secara signifikan meningkatkan kinerja sel fotovoltaik organik, peneliti KAUST telah menemukan. Pelapisan ini mengungguli bahan utama yang saat ini digunakan untuk tugas ini dan dapat membuka jalan untuk perbaikan pada perangkat lain yang mengandalkan molekul organik, seperti dioda pemancar cahaya dan fotodetektor.

Tidak seperti sel fotovoltaik paling umum yang menggunakan silikon kristal untuk memanen cahaya, sel fotovoltaik organik (OPV) mengandalkan lapisan molekul berbasis karbon yang menyerap cahaya. Meskipun OPV belum dapat menyaingi kinerja sel silikon, mereka bisa lebih mudah dan lebih murah untuk diproduksi dalam skala yang sangat besar menggunakan teknik pencetakan.

Ketika cahaya memasuki sel fotovoltaik, energinya membebaskan elektron negatif dan meninggalkan celah positif, yang dikenal sebagai lubang. Bahan yang berbeda kemudian mengumpulkan elektron dan lubang dan mengarahkannya ke elektroda yang berbeda untuk menghasilkan arus listrik. Dalam OPV, bahan yang disebut PEDOT:PSS banyak digunakan untuk memudahkan transfer lubang yang dihasilkan ke dalam elektroda; namun, PEDOT:PSS mahal, asam dan dapat menurunkan kinerja sel dari waktu ke waktu.

Tim KAUST kini telah mengembangkan alternatif yang lebih baik untuk PEDOT:PSS. Mereka menggunakan lapisan yang jauh lebih tipis dari molekul pengangkut lubang yang disebut Br-2PACz, yang mengikat elektroda indium tin oxide (ITO) untuk membentuk lapisan molekul tunggal. Sel organik menggunakan Br-2PACz mencapai efisiensi konversi daya sebesar 18,4 persen, sedangkan sel setara yang menggunakan PEDOT:PSS hanya mencapai 17,5 persen.

“Kami memang sangat terkejut dengan peningkatan kinerja ini,” kata Yuanbao Lin, Ph.D. siswa dan anggota tim. “Kami percaya Br-2PACz memiliki potensi untuk menggantikan PEDOT:PSS karena biayanya yang murah dan performanya yang tinggi.”

Br-2PACz meningkatkan efisiensi sel dalam beberapa cara. Dibandingkan dengan saingannya, hal itu menyebabkan hambatan listrik yang lebih kecil, meningkatkan transportasi lubang dan memungkinkan lebih banyak cahaya bersinar melalui lapisan penyerap. Br-2PACz juga memperbaiki struktur lapisan penyerap cahaya itu sendiri, efek yang mungkin terkait dengan proses pelapisan.

Lapisan tersebut bahkan dapat meningkatkan kemampuan daur ulang sel surya. Para peneliti menemukan bahwa elektroda ITO dapat dikeluarkan dari sel, dilucuti lapisannya dan kemudian digunakan kembali seolah-olah baru. Sebaliknya, PEDOT:PSS membuat permukaan ITO menjadi kasar sehingga berkinerja buruk jika digunakan kembali di sel lain. “Kami mengantisipasi ini akan memiliki dampak dramatis pada ekonomi OPV dan lingkungan,” kata Thomas Anthopoulos, yang memimpin penelitian.


Opsi serpihan meningkatkan sel surya organik


Informasi lebih lanjut:
Yuanbao Lin et al, 18,4% Sel Surya Organik Menggunakan Monolayer Rakitan Mandiri Energi Ionisasi Tinggi sebagai Interlayer Ekstraksi Lubang, KimiaSusChem (2021). DOI: 10.1002 / cssc.202100707

Disediakan oleh Universitas Sains dan Teknologi King Abdullah

Kutipan: Lapisan molekuler meningkatkan sel surya organik (2021, 10 Juni) diambil 10 Juni 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-06-molecular-coating-solar-cells.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK