Pemanfaatan Unsur Tanah Langka untuk Mengatasi Keterbatasan Sel Surya
Pemanfaatan Unsur Tanah Langka untuk Mengatasi Keterbatasan Sel Surya
sumber: bahan AZOSel Surya PerovskitSel surya perovskit memiliki keunggulan dibandingkan teknologi sel surya saat ini. Mereka berpotensi lebih efisien, ringan, dan biaya lebih murah dibandingkan varian lainnya. Dalam sel surya perovskit, lapisan perovskit diapit di antara elektroda transparan di bagian depan dan elektroda reflektif di bagian belakang sel.Lapisan transpor elektroda dan transpor 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 transpor muatan: planar beraturan, planar terbalik, struktur mesopori beraturan, dan struktur mesopori terbalik.Namun, ada beberapa kelemahan pada teknologi ini. Cahaya, kelembapan, dan oksigen dapat menyebabkan degradasinya, penyerapannya tidak sesuai, dan juga memiliki masalah dengan rekombinasi muatan non-radiasi. Perovskit dapat terkorosi oleh elektrolit cair, yang menyebabkan masalah stabilitas.Untuk merealisasikan penerapan praktisnya, perbaikan harus dilakukan pada efisiensi konversi daya dan stabilitas operasional. Namun, kemajuan teknologi terkini telah menghasilkan sel surya perovskit dengan efisiensi 25,5%, yang berarti tidak jauh di belakang sel surya fotovoltaik silikon konvensional.Untuk tujuan ini, unsur tanah jarang telah dieksplorasi untuk aplikasi sel surya perovskit. Mereka memiliki sifat fotofisik yang mengatasi masalah tersebut. Oleh karena itu, penggunaannya dalam sel surya perovskit akan meningkatkan sifat-sifatnya, menjadikannya lebih layak untuk penerapan solusi energi ramah lingkungan dalam skala besar.Bagaimana Elemen Tanah Langka Membantu Sel Surya PerovskitAda banyak keunggulan yang dimiliki unsur tanah jarang yang dapat digunakan untuk meningkatkan fungsi sel surya generasi baru ini. Pertama, potensi oksidasi dan reduksi pada ion tanah jarang bersifat reversibel, sehingga mengurangi oksidasi dan reduksi bahan target itu sendiri. Selain itu, pembentukan film tipis dapat diatur dengan penambahan unsur-unsur ini dengan menggabungkannya dengan perovskit dan oksida logam pengangkut muatan.Selain itu, struktur fasa dan sifat optoelektronik dapat disesuaikan dengan memasukkannya secara substitusi ke dalam kisi kristal. Pasivasi cacat dapat berhasil dicapai dengan menanamkannya ke dalam material target baik secara interstisial pada batas butir atau pada permukaan material.Selain itu, foton inframerah dan ultraviolet dapat diubah menjadi cahaya tampak yang responsif terhadap perovskit karena adanya banyak orbit transisi energik dalam ion tanah jarang.Keuntungannya ada dua: menghindari kerusakan perovskit akibat cahaya intensitas tinggi dan memperluas rentang respons spektral material. Penggunaan unsur tanah jarang secara signifikan meningkatkan stabilitas dan efisiensi sel surya perovskit.Memodifikasi Morfologi Film TipisSeperti disebutkan sebelumnya, unsur tanah jarang dapat mengubah morfologi lapisan tipis yang terdiri dari oksida logam. Telah terdokumentasi dengan baik bahwa morfologi lapisan transpor muatan yang mendasarinya mempengaruhi morfologi lapisan perovskit dan kontaknya dengan lapisan transpor muatan.Misalnya, doping dengan ion tanah jarang mencegah agregasi nanopartikel SnO2 yang dapat menyebabkan cacat struktural, dan juga mengurangi pembentukan kristal NiOx besar, sehingga menciptakan lapisan kristal yang seragam dan kompak. Dengan demikian, lapisan film tipis dari zat-zat ini tanpa cacat dapat dicapai dengan doping tanah jarang.Selain itu, lapisan perancah pada sel perovskit yang memiliki struktur mesopori berperan penting dalam kontak antara perovskit dan lapisan transpor muatan dalam sel surya. Partikel nano dalam struktur ini dapat menunjukkan cacat morfologi dan banyak batas butir.Hal ini menyebabkan rekombinasi muatan non-radiasi yang merugikan dan serius. Pengisian pori-pori juga menjadi masalah. Doping dengan ion tanah jarang mengatur pertumbuhan perancah dan mengurangi cacat, menciptakan struktur nano yang selaras dan seragam.Dengan memberikan perbaikan pada struktur morfologi perovskit dan lapisan transpor muatan, ion tanah jarang dapat meningkatkan kinerja dan stabilitas sel surya perovskit secara keseluruhan, sehingga lebih cocok untuk aplikasi komersial skala besar.Masa DepanPentingnya sel surya perovskit tidak dapat diremehkan. Mereka akan menyediakan kapasitas pembangkitan energi yang unggul dengan biaya yang jauh lebih rendah dibandingkan sel surya berbasis silikon yang ada di pasaran saat ini. Studi ini telah menunjukkan bahwa doping perovskit dengan ion tanah jarang meningkatkan sifat-sifatnya, sehingga menghasilkan peningkatan efisiensi dan stabilitas. Ini berarti sel surya perovskit dengan kinerja yang lebih baik selangkah lebih dekat untuk menjadi kenyataan.
