Ilmuwan UCLA Memimpin Tim Global Menemukan Solusi untuk Rintangan Terbesar Teknologi Sel Surya


Ilmuwan UCLA Memimpin Tim Global Menemukan Solusi untuk Rintangan Terbesar Teknologi Sel Surya – ilmuwan bahan di UCLA Samueli School of Engineering dan rekan dari lima universitas lain di seluruh dunia telah menemukan alasan utama mengapa sel surya perovskit yang menunjukkan harapan besar untuk meningkatkan efisiensi konversi energi menurun di bawah sinar matahari, menyebabkan kinerjanya menurun seiring waktu. Tim berhasil menunjukkan penyesuaian manufaktur sederhana untuk memperbaiki penyebab degradasi, membersihkan rintangan terbesar menuju adopsi luas dari teknologi sel surya film tipis.

Ilmuwan UCLA Memimpin Tim Global Menemukan Solusi untuk Rintangan Terbesar Teknologi Sel Surya

mitretek – Sebuah makalah penelitian yang merinci temuan itu diterbitkan hari ini di Nature. Penelitian ini dipimpin oleh Yang Yang, seorang profesor UCLA Samueli ilmu material dan teknik dan pemegang Carol and Lawrence E. Tannas, Jr., Endowed Chair. Penulis pendamping pertama adalah Shaun Tan dan Tianyi Huang, keduanya baru-baru ini UCLA Samueli Ph.D. lulusan yang disarankan Yang.

Baca Juga : Simulasi ER Membantu Mahasiswa Kedokteran Dan Teknik Melihat Sudut Pandang Baru

Perovskit adalah sekelompok bahan yang memiliki susunan atom atau struktur kristal yang sama dengan mineral kalsium titanium oksida. Subkelompok perovskit, perovskit halida logam, sangat menarik untuk diteliti karena aplikasinya yang menjanjikan untuk sel surya film tipis yang hemat energi. Sel surya berbasis perovskite dapat diproduksi dengan biaya yang jauh lebih rendah daripada rekan-rekan mereka yang berbasis silikon, membuat teknologi energi surya lebih mudah diakses jika degradasi yang umum diketahui di bawah paparan iluminasi yang lama dapat diatasi dengan benar.

“Sel surya berbasis perovskite cenderung memburuk di bawah sinar matahari jauh lebih cepat daripada rekan-rekan silikon mereka, sehingga efektivitas mereka dalam mengubah sinar matahari menjadi listrik turun dalam jangka panjang,” kata Yang, yang juga anggota California NanoSystems Institute di UCLA. “Namun, penelitian kami menunjukkan mengapa ini terjadi dan memberikan perbaikan sederhana. Ini merupakan terobosan besar dalam membawa teknologi perovskite ke komersialisasi dan adopsi secara luas.”

Perawatan permukaan yang umum digunakan untuk menghilangkan cacat sel surya melibatkan pengendapan lapisan ion organik yang membuat permukaan terlalu bermuatan negatif. Tim yang dipimpin UCLA menemukan bahwa sementara perawatan dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi konversi energi selama proses fabrikasi sel surya perovskit, itu juga secara tidak sengaja menciptakan permukaan yang lebih kaya elektron – perangkap potensial untuk elektron pembawa energi.

Kondisi ini mengacaukan susunan atom yang teratur, dan seiring waktu, sel surya perovskit menjadi semakin kurang efisien, yang pada akhirnya membuatnya tidak menarik untuk komersialisasi. Berbekal penemuan baru ini, para peneliti menemukan cara untuk mengatasi degradasi jangka panjang sel dengan memasangkan ion bermuatan positif dengan yang bermuatan negatif untuk perawatan permukaan. Sakelar memungkinkan permukaan menjadi lebih netral-elektron dan stabil, sambil menjaga integritas perawatan permukaan pencegahan cacat.

Tim menguji daya tahan sel surya mereka di laboratorium di bawah kondisi penuaan yang dipercepat dan pencahayaan 24/7 yang dirancang untuk meniru sinar matahari. Sel-sel tersebut berhasil mempertahankan 87% dari kinerja konversi sinar matahari ke listrik aslinya selama lebih dari 2.000 jam. Sebagai perbandingan, sel surya yang diproduksi tanpa perbaikan turun menjadi 65% dari kinerja aslinya setelah pengujian pada waktu dan kondisi yang sama. “Sel surya perovskit kami termasuk yang paling stabil dalam efisiensi yang dilaporkan hingga saat ini,” kata Tan. “Pada saat yang sama, kami juga telah meletakkan pengetahuan dasar baru, di mana komunitas dapat lebih mengembangkan dan menyempurnakan teknik serbaguna kami untuk merancang sel surya perovskit yang lebih stabil.”

Penulis terkait lainnya di atas kertas adalah Rui Wang, asisten profesor teknik di Universitas Westlake di Hangzhou, Cina; dan Jin-Wook Lee, asisten profesor teknik di Universitas Sungkyunkwan di Suwon, Korea Selatan. Baik Wang dan Lee adalah peneliti postdoctoral UCLA sebelumnya yang disarankan oleh Yang. Peneliti dari UC Irvine; Universitas Marmara, Turki; dan Universitas Nasional Yang Ming Chiao Tung, Taiwan, juga berkontribusi pada makalah ini. Penelitian ini didukung oleh Kantor Efisiensi Energi dan Energi Terbarukan Departemen Energi AS.