Senyawa yang membuat cabai menjadi pedas juga meningkatkan kinerja sel surya perovskite
Green Tech

Senyawa yang membuat cabai menjadi pedas juga meningkatkan kinerja sel surya perovskite


Sel surya perovskit yang mengandung capsaicin. Kredit: Jin Yang

Ilmuwan di Cina dan Swedia telah menentukan bahwa sejumput capsaicin, senyawa kimia yang membuat cabai terasa pedas, mungkin menjadi bahan rahasia untuk sel surya perovskite yang lebih stabil dan efisien. Penelitian tersebut, diterbitkan 13 Januari di jurnal Joule, menentukan bahwa menaburkan capsaicin ke dalam prekursor methylammonium lead triiodide (MAPbI3) perovskit selama proses pembuatan menyebabkan kelimpahan elektron yang lebih besar (bukan placeholder kosong) untuk mengalirkan arus di permukaan semikonduktor. Penambahan menghasilkan sel surya MAPbI3 polikristalin dengan pengangkutan muatan paling efisien hingga saat ini.

“Di masa depan, teknologi aditif biomaterial berbasis hutan yang hijau dan berkelanjutan akan menjadi tren yang jelas dalam bahan perovskite bebas timbal yang tidak beracun,” kata Qinye Bao, penulis senior studi dari East China Normal University. “Kami berharap ini pada akhirnya akan menghasilkan sel surya perovskite yang sepenuhnya hijau untuk sumber energi bersih.”

Sementara semikonduktor perovskit halida logam mewakili komponen yang menjanjikan untuk teknologi sel surya canggih, mereka diganggu oleh rekombinasi nonradiatif, proses tingkat elektron yang tidak diinginkan yang mengurangi efisiensi dan memperburuk kehilangan panas. Bao dan koleganya mencari bahan tambahan alami, berbasis hutan, dan murah untuk mengatasi batasan ini dan meningkatkan kinerja sel surya.

“Mempertimbangkan sifat listrik, kimia, optik, dan stabilitas capsaicin, kami sebelumnya menemukan bahwa itu akan menjadi kandidat yang menjanjikan,” kata Bao.

Untuk menguji kemampuan capsaicin, Bao dan rekan menambahkan 0,1% berat senyawa (konsentrasi yang ditentukan optimal) ke dalam MAPbI.3 prekursor perovskit, yang mereka gunakan untuk membuat sel surya. Selanjutnya, para peneliti melakukan serangkaian teknik, termasuk spektroskopi fotoelektron ultraviolet, spektroskopi fotoelektron sinar-X, dan fotoluminesensi waktu-teratasi untuk menentukan bagaimana aditif capsaicin mempengaruhi sifat sel surya. Mereka menemukan bahwa sementara perangkat kontrol menunjukkan efisiensi konversi daya hanya 19,1%, perangkat yang mengandung capsaicin memiliki efisiensi 21,88% – hampir setinggi rekor efisiensi 21,93% kristal tunggal MAPbI.3 perangkat. Sel surya yang ditingkatkan juga menunjukkan peningkatan stabilitas, mempertahankan lebih dari 90% efisiensi awalnya setelah 800 jam penyimpanan di udara ambien.

Bao dan rekannya juga menentukan bahwa capsaicin sangat mengurangi kerapatan cacat film perovskit, meningkatkan kerapatan elektron dengan urutan besarnya dan meningkatkan transpor muatan. Selain itu, mereka mengamati arus bocor yang lebih kecil di sel surya yang mengandung senyawa cabai, menunjukkan bahwa itu berhasil menekan rekombinasi nonradiatif.

Capsaicin memungkinkan peningkatan ini dengan mengubah energi permukaan bahan perovskit, menciptakan antarmuka antara lapisan semikonduktor tipe-p, yang mengandung lebih banyak “lubang” kekurangan elektron daripada elektron, dan lapisan semikonduktor tipe-n, yang mengandung lebih banyak elektron daripada “lubang”. Antarmuka ini mendorong pengangkutan muatan dan menekan hilangnya efisiensi yang diamati pada semikonduktor perovskit tradisional.

Sementara capsaicin dapat memberikan biaya rendah, aditif yang tersedia secara luas untuk pengembangan masa depan sel surya perovskit yang ditingkatkan dan sangat efisien, Bao dan rekannya mencatat bahwa penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menyelidiki efek senyawa pada perovskit yang tidak beracun dan bebas timbal. seperti perovskit anorganik dan perovskit ganda. Selain itu, stabilitas material harus diasah lebih lanjut sebelum siap untuk aplikasi komersial.

“Kami akan lebih fokus pada hubungan antara struktur kimia aditif biomaterial berbasis hutan alam, interaksinya dengan bahan fotoaktif, dan kinerja fotovoltaik yang sesuai,” kata Bao. “Kami berharap dapat menghasilkan pengetahuan baru yang bernilai tinggi untuk lebih meningkatkan efisiensi konversi daya dan stabilitas sel surya perovskite.”


Profesor kimia menggunakan bahan lama untuk membuat sel surya yang lebih baru dan lebih baik


Informasi lebih lanjut:
Joule, Hao dan Xiong et al .: “Pengamatan langsung pada transformasi tipe-p ke n dari wilayah permukaan perovskit selama defek passivasi yang mendorong efisiensi fotovoltaik tinggi” www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30608-5 , DOI: 10.1016 / j.joule.2020.12.009

Informasi jurnal:
Joule

Kutipan: Senyawa yang membuat cabai pedas juga meningkatkan kinerja sel surya perovskite (2021, 13 Januari), diakses 13 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-compound-chili-peppers-spicy-boosts.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil 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 : Lagutogel