Pintar Pelajaran “Doping”, Cara Gres Meningkatkan Efisiensi Sel Surya Berbasis Graphene

“Doping”, Cara Baru Meningkatkan Efisiensi Sel Surya Berbasis Graphene - “Doping” tidak dianjurkan bagi para atlet, namun para peneliti dari Jurusan Fisika UF (University of Florida’s), menyampaikan bahwa doping merupakan kunci untuk memperoleh efisiensi konversi daya yang belum pernah terjadi sebelumnya dari sel surya berbasis graphene terbaru yang dibentuk di laboratorium. Sel surya graphene merupakan salah satu impian terbesar industri untuk membuat energi yang lebih murah dan sel bertenaga surya yang mempunyai masa penggunaan lebih usang di masa depan. Namun, melalui serangkaian uji coba memakai graphene, yang mempunyai susunan atom karbon berbentuk ibarat sarang lebah (single-atom-thick honeycomb lattice), pada sel surya hanya mempunyai efisiensi konversi daya sekitar 2,9 persen.

Namun, ketika ini, Tim UF bisa membuat rekor efisiensi sampai 8,6 persen dengan cara perlakuan memakai materi kimia atau “doping”, ialah menambahkan trifluoromethanesulfonyl-amide, atau TFSA pada graphene.

Penelitian ini dipublikasikan di edisi online Nano Letters.

“Dopant (bahan kimia untuk doping) membuat film pada graphene lebih konduktif dan bisa meningkatkan potensi medan listrik di sel surya,” kata Xiaochang Miao, mahasiswa pascasarjana Jurusan Fisika. Hal tersebut membuatnya lebih efisien dalam mengubah sinar matahari menjadi listrik. TFSA mempunyai kelebihan dibandingkan dopant lainnya ialah lebih stabil dan efeknya lebih tahan lama.

Sel surya Schottky junction berbasis Graphene (a) tanpa doping (b) didoping dan (c) area terjadinya kontak atau koneksi pada sel surya yang didoping (Image credit: Miao, et al. ©2012 American Chemical Society)

Sel surya yang dibentuk oleh Miao dan rekan-rekannya di laboratorium, berbentuk ibarat jendela berbingkai emas dengan ukuran 5 mm persegi. Jendela tersebut merupakan silikon berbentuk ibarat roti wafer yang dilapisi dengan monolayer graphene (graphene yang film atau layarnya hanya terdiri dari single-atom-thick), dimana menjadi kawasan terjadinya keajaiban.

Graphene dan silicon, ketika mereka dipasang secara bersamaan akan membuat deretan yang disebut Schottky junction (jalan bagi elektron untuk sanggup berpindah / melompat (tereksitasi) ketika disinari oleh cahaya). Schottky junction berfungsi sebagai zona konversi daya bagi semua jenis sel surya. Schottky junction umumnya berupa lapisan logam di atas semikonduktor.

Namun, para peneliti dari UF Nanoscience Institute for Medical and Engineering Technologies menemukan fakta pada tahun 2011 bahwa graphene yang berbahan semi-metal, lebih cocok untuk diguanakan sebagai pengganti logam untuk membuat junction (persimpangan).

“Tidak ibarat logam konvensional lainnya, Graphene lebih transparan dan flexibel sehingga mempunyai potensi besar untuk menjadi komponen penting di semua jenis sel surya. Kami berharap Graphene sanggup dimasukkan ke dalam interior bangunan dan material lainnya di masa depan. Temuan kami yang menawarkan bahwa kemampuan daya konversinya sanggup ditingkatkan secara sederhana dan murah, telah menjadi menunjukan baik bagi pemanfaatannya di masa depan.” Kata Arthut Hebard, Profesor terkemuka di bidang fisika, UF yang juga menjadi tim peneliti pada penelitian ini.

Para peneliti menyampaikan bahwa kalau sel surya graphene bisa mencapai efisiensi konversi daya sebanyak 10 persen, maka mereka bisa menjadi pesaing di pasar sel surya. Tentunya kalau biaya produksi tetap berada pada kisaran yang cukup rendah.

Prototipe sel surya yang dikembangkan oleh laboratorium UF dibentuk pada bidang yang kaku ibarat silikon, padahal silikon tidak dianggap sebagai materi yang irit untuk produksi massal. Namun, Hebart menyampaikan bahwa ia melihat kemungkinan untuk mengkombinasikan penggunaan graphene yang didoping tersebut dengan materi yang lebih murah dan substratnya lebih flexibel ibarat lembaran polimer yang ketika ini sedang dikembangkan di laboratorium seluruh dunia.

Referensi Jurnal :

Xiaochang Miao, Sefaattin Tongay, Maureen K. Petterson, Kara Berke, Andrew G. Rinzler, Bill R. Appleton, Arthur F. Hebard. High Efficiency Graphene Solar Cells by Chemical Doping. Nano Letters, 2012; : 120510124852005 DOI: 10.1021/nl204414u

Artikel ini merupakan terjemahan dari goresan pena ulang menurut materi yang disediakan oleh University of Florida, via Newswise dan Science Daily. Artikel aslinya ini ditulis oleh Donna Hesterman. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.