Para peneliti di UNIST, bekerja sama dengan Universitas Korea, telah secara signifikan meningkatkan stabilitas dan efisiensi sel surya perovskit, menawarkan kemajuan dalam energi surya dan produksi hidrogen ramah lingkungan. Dengan mengembangkan interlayer katoda baru, mereka mencapai kinerja luar biasa dalam perangkat fotovoltaik dan fotoelektrokimia, menandai langkah maju dalam teknologi energi berkelanjutan.
Sebuah tim peneliti dari Fakultas Teknik Energi dan Kimia di UNIST, yang dipimpin oleh Profesor Sung-Yeon Jang, Jungki Ryu, dan Ji-Wook Jang, bekerja sama dengan Profesor Sang Kyu Kwak dari Universitas Korea, telah membuat kemajuan signifikan dalam meningkatkan stabilitas dan efisiensi sel surya perovskit. Penelitian rintisan mereka tidak hanya meningkatkan potensi komersialisasi sel surya perovskit (PSC) namun juga menunjukkan implikasi yang menjanjikan terhadap teknologi produksi hidrogen ramah lingkungan, yang menjamin pengoperasian yang efisien dan tahan lama.
Sel surya perovskit (PSC) telah menarik perhatian karena berkurangnya toksisitas dan kemampuan penyerapan cahayanya yang luas, menjadikannya sangat menjanjikan untuk aplikasi fotovoltaik. Namun, adanya kekosongan ionik yang melekat pada perovskit halida timah-timah (TLHPs) telah menimbulkan tantangan, yang menyebabkan percepatan degradasi perangkat melalui difusi logam ke dalam.
a) Ilustrasi interaksi kimia antara PDINN dengan atom logam. b) Gambar SEM penampang perangkat PV. Kredit: UNIST
Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti mengembangkan lapisan katoda pelindung kimia menggunakan perylene diimide (PDINN) yang difungsikan amina. Dengan memanfaatkan situs nukleofiliknya untuk membentuk kompleks logam tridentat, PDINN secara efektif mengekstraksi elektron dan menekan difusi logam ke dalam. Interlayer katoda PDINN yang diproses dengan solusi baru telah menunjukkan kinerja luar biasa dalam menstabilkan perangkat fotovoltaik (PV) dan fotoelektrokimia (PEC) berbasis TLHP.
Pencapaian Luar Biasa dalam Efisiensi dan Stabilitas
Perangkat PV mencapai efisiensi yang mengesankan sebesar 23,21%, dengan retensi lebih dari 81% setelah 750 jam pengoperasian pada suhu 60 °C, dan retensi lebih dari 90% setelah 3100 jam pada suhu 23 ± 4 °C. Selain itu, perangkat PEC berbasis TLHP, ditambah dengan oksidasi biomassa, menunjukkan tingkat produksi hidrogen surya bebas bias tertinggi sebesar 33,0 mA cm−2, sekitar 1,7 kali lipat lebih tinggi dari target yang ditetapkan oleh Departemen Energi AS untuk satu tahun. -produksi hidrogen matahari.
Dari kiri atas adalah Profesor Jungki Ryu, Profesor Ji-Wook Jang, dan Profesor Sung-Yeon Jang. Dari kiri bawah adalah Yuri Choi, Muhibullah Al Mubarok, dan Rashmi Mehrotra. Kredit: UNIST
Desain inovatif interlayer katoda mereka telah berhasil menunjukkan potensi besar TLHP untuk fotokonversi yang efisien dan stabil.
“Kami telah secara dramatis meningkatkan stabilitas jangka panjang PSC timah-timah,” jelas Profesor Jang. “Tujuan kami tidak hanya mengubah energi cahaya menjadi energi listrik tetapi juga mengembangkan metode ramah lingkungan untuk memproduksi bahan kimia dasar, seperti hidrogen, yang menjadi landasan berbagai industri.”
a) Ilustrasi skema perangkat PEC menggunakan fotokatoda TLHP/PDINN dan anoda CNT/C3N4. Kredit: UNIST
Referensi: “Perangkat Fotokonversi Timah-Timah Timah Perovskit yang Efisien dan Stabil Menggunakan Lapisan Katoda Fungsi Ganda” oleh Muhibullah Al Mubarok, Yuri Choi, Rashmi Mehrotra, Yu Jin Kim, Rama Krishna Boddu, Inhui Lee, Jiyeong Kim, Sang Kyu Kwak, Ji- Wook Jang, Jungki Ryu dan Sung-Yeon Jang, 30 November 2023, Bahan Energi Tingkat Lanjut.
DOI: 10.1002/aenm.202302555
Penelitian ini mendapat dukungan dari National Research Foundation of Korea (NRF) di bawah Kementerian Sains dan ICT (MSIT).
