Pintar Pelajaran Sel Surya Berbahan Baku “Padat”

Sel Surya Berbahan Baku “Padat” - Harga sel surya telah menurun selama beberapa dekade terakhir. Penurunan harga dari sel surya tersebut akan semakin didorong dengan adanya perkembangan pada sel surya yang menangkap cahaya dengan molekul pewarna (dye) yang sanggup bertahan sampai lebih dari 20 tahun.

Kemajuan tersebut merupakan terobosan paling penting dalam perkembangan sel surya dalam beberapa tahun terakhir,” kata Thomas Mallouk, spesialis kimia di Pennsylvania State University, University Park, yang tidak terlibat dalam studi ini.

Delapan puluh persen pasar dari sel surya terbuat dari crystalline silicon wafers, yang sanggup mengkonversi sekitar 20% energi sinar matahari menjadi energi listrik. Sisanya ialah sel surya yang terbuat dari  ”lapisan film tipis” yang terbuat dari paduan aneka macam jenis materi semikonduktor  dan lebih murah, akan tetapi bahan-bahan tersebut bersifat beracun dan langka.

Dye-sensitized solar cells (DSSCs) konvensional yang memakai elektrolit cair (Foto: cheburek.net)

Sel surya jenis yang ketiga, pertama kali dikembangkan pada tahun 1991 oleh peneliti di Swiss. Sel surya ini merupakan yang paling murah dan 12% lebih efisien. Sel surya ini, dikenal dengan nama dye-sensitized solar cells (DSSCs), tersusun dari dari jutaan nanopartikel titanium dioksida padat yang masing-masing dilapisi dengan satu lapisan molekul pewarna (dye).Titanium dioksida lalu “dimandikan” dalam cairan listrik konduktif yang mengandung ion mobile berjulukan elektrolit.

Ketika foton dari cahaya mengenai sel surya ini, cahaya akan mengaktifkan elektron  pada pewarna (dye). Elektron tersebut, kemudianakan segera melompat ke partikel titanium dioksida dan lalu ke elektroda, dimana elektron tersebut memasuki sebuah sirkuit listrik untuk memperlihatkan tenaga. Hal tersebut meninggalkan kekosongan elektron dalam molekul pewarna (dye), yang nantinya akan diisi oleh elektron yang tidak teraktifasi dari elektrolit, yang pada gilirannya akan diisi oleh elektron dari elektroda yang berlawanan.                  

Elektrolit cair konvensional sangat baik dalam memperlihatkan elektron kepada molekul pewarna, tetapi cairan tersebut mempunyai problem lain. Mereka sering bocor, keluar dari perangkat dan biasanya mengandung senyawa yang menimbulkan korosi pada logam elektroda. Untuk menyiasati problem tersebut, peneliti telah menyebarkan elektrolit padat yang tidak sanggup bocor atau merusak komponen lainnya. Sayangnya, materi ini cenderung merupakan konduktor listrik yang buruk, dan hanya mempunyai efisiensi sekitar 6 % saja.

Dye-sensitized solar cells (DSSCs) yang memakai elektrolit padat (Foto: Chung et al., Nature, 485)

Peneliti dari Northwestern University di Evanston, Illinois, berpikir bahwa mereka sanggup berbuat lebih baik.  Mereka kesannya bekerja sama dengan kolega dari Northwestern University, Robert PH Chang, seorang ilmuwan material, untuk mencoba salah satu senyawa yang terdiri dari adonan  cesium, timah, dan yodium. Mereka melarutkan senyawa tersebut dalam pelarut organik dan menuangkannya pada dye pada ketika dilapisi dengan partikel titanium dioksida dalam DSSC. Mereka lalu membiarkan pelarut menguap, sehingga memungkinkan kombinasi cesium-timah-iodin untuk mengkristal. Mereka melaporkan hasil penelitiannya online di Nature. Efisiensi perangkat yang mereka buat berada di atas 10%, dimana efisiensi tersbut dijadikan sebagai patokan minimum untuk sanggup dikomersialkan.

Mallouk mengingatkan bahwa pekerjaan gres ini tidak akan mengubah pasar sel surya dalam semalam. Akan tetapi sel-sel pewarna gres yang solid, sanggup membuka jalan gres untuk menciptakan perangkat surya yang lebih murah, efisien, dan tahan lama.

Referensi Jurnal :

In Chung et al., (2012). All-solid-state dye-sensitized solar cells with high efficiency. Nature 485, 486–489. doi: 10.1038/nature11067.

Artikel ini merupakan terjemahan dari materi yang disediakan oleh Science Mag. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.