Menggunakan Elemen Tanah Jarang untuk Mengatasi Keterbatasan Sel Surya
Sel surya perovskite memiliki keunggulan dibandingkan teknologi sel surya saat ini. Sel surya perovskite berpotensi lebih efisien, ringan, dan lebih murah daripada varian lainnya. Pada sel surya perovskite, lapisan perovskite diapit di antara elektroda transparan di bagian depan dan elektroda reflektif di bagian belakang sel. Lapisan pengangkut elektroda dan pengangkut lubang disisipkan di antara antarmuka katoda dan anoda, yang memfasilitasi pengumpulan muatan di elektroda. Ada empat klasifikasi sel surya perovskit berdasarkan struktur morfologi dan urutan lapisan lapisan pengangkut muatan: struktur planar biasa, planar terbalik, mesopori biasa, dan mesopori terbalik. Namun, ada beberapa kekurangan pada teknologi ini. Cahaya, kelembapan, dan oksigen dapat menyebabkan degradasi, penyerapannya tidak sesuai, dan juga memiliki masalah dengan rekombinasi muatan non-radiatif. Perovskit dapat terkorosi oleh elektrolit cair, yang menyebabkan masalah stabilitas. Untuk mewujudkan aplikasi praktisnya, peningkatan harus dilakukan dalam efisiensi konversi daya dan stabilitas operasionalnya. Namun, kemajuan teknologi terkini telah menghasilkan sel surya perovskite dengan efisiensi 25,5%, yang berarti bahwa sel surya ini tidak jauh tertinggal dari sel surya fotovoltaik silikon konvensional. Untuk tujuan ini, unsur tanah jarang telah dieksplorasi untuk aplikasi dalam sel surya perovskit. Unsur-unsur tersebut memiliki sifat fotofisika yang dapat mengatasi masalah tersebut. Dengan demikian, penggunaan unsur-unsur tersebut dalam sel surya perovskit akan meningkatkan sifat-sifatnya, sehingga lebih layak untuk diterapkan dalam skala besar untuk solusi energi bersih. Bagaimana Elemen Tanah Jarang Membantu Sel Surya Perovskite Ada banyak sifat menguntungkan yang dimiliki unsur tanah jarang yang dapat digunakan untuk meningkatkan fungsi sel surya generasi baru ini. Pertama, potensi oksidasi dan reduksi dalam ion tanah jarang bersifat reversibel, sehingga mengurangi oksidasi dan reduksi material target itu sendiri. Selain itu, pembentukan lapisan tipis dapat diatur dengan penambahan unsur-unsur ini dengan menggabungkannya dengan perovskit dan oksida logam pengangkut muatan. Lebih jauh lagi, struktur fasa dan sifat optoelektronik dapat disesuaikan dengan menanamkannya secara substitusi ke dalam kisi kristal. Pasivasi cacat dapat berhasil dicapai dengan menanamkannya ke dalam material target baik di sela-sela batas butiran atau di permukaan material. Selain itu, foton inframerah dan ultraviolet dapat diubah menjadi cahaya tampak yang responsif terhadap perovskit karena adanya banyak orbit transisi yang energetik dalam ion tanah jarang. Keuntungannya ada dua: mencegah kerusakan perovskit akibat cahaya berintensitas tinggi dan memperluas rentang respons spektral material. Penggunaan unsur tanah jarang secara signifikan meningkatkan stabilitas dan efisiensi sel surya perovskit. Modifikasi Morfologi Lapisan Tipis Seperti yang disebutkan sebelumnya, unsur tanah jarang dapat mengubah morfologi lapisan tipis yang terdiri dari oksida logam. Telah terdokumentasikan dengan baik bahwa morfologi lapisan pengangkut muatan yang mendasarinya memengaruhi morfologi lapisan perovskit dan kontaknya dengan lapisan pengangkut muatan. Misalnya, doping dengan ion tanah jarang mencegah agregasi nanopartikel SnO2 yang dapat menyebabkan cacat struktural, dan juga mengurangi pembentukan kristal NiOx yang besar, sehingga menciptakan lapisan kristal yang seragam dan padat. Dengan demikian, lapisan tipis zat-zat ini tanpa cacat dapat dicapai dengan doping tanah jarang. Selain itu, lapisan perancah dalam sel perovskit yang memiliki struktur mesopori berperan penting dalam kontak antara lapisan perovskit dan lapisan pengangkut muatan dalam sel surya. Nanopartikel dalam struktur ini dapat menunjukkan cacat morfologi dan banyak batas butir. Hal ini menyebabkan rekombinasi muatan nonradiatif yang merugikan dan serius. Pengisian pori juga menjadi masalah. Doping dengan ion tanah jarang mengatur pertumbuhan perancah dan mengurangi cacat, menciptakan nanostruktur yang selaras dan seragam. Dengan menyediakan perbaikan pada struktur morfologi perovskit dan lapisan pengangkutan muatan, ion tanah jarang dapat meningkatkan kinerja dan stabilitas sel surya perovskit secara keseluruhan, membuatnya lebih cocok untuk aplikasi komersial berskala besar. Pentingnya sel surya perovskit tidak dapat diremehkan. Sel surya ini akan menyediakan kapasitas pembangkitan energi yang lebih unggul dengan biaya yang jauh lebih rendah daripada sel surya berbasis silikon yang ada di pasaran saat ini. Studi ini telah menunjukkan bahwa mendoping perovskit dengan ion tanah jarang meningkatkan sifat-sifatnya, yang mengarah pada peningkatan efisiensi dan stabilitas. Ini berarti bahwa sel surya perovskit dengan kinerja yang lebih baik selangkah lebih dekat untuk menjadi kenyataan.
Waktu posting: 04-Jul-2022 