Pusan ​​​​National University dan University of California, San Diego Peneliti Mencitrakan Perubahan Struktural Real-Time pada Sel Perovskite

BUSAN, Korea Selatan, Februari 15, 2022 /PRNewswire/ — Fotovoltaik mengubah energi dari sinar matahari langsung menjadi listrik dan efisiensi perangkat ini adalah kunci untuk memanfaatkan energi matahari secara efektif. Dalam hal ini, perovskit adalah alternatif potensial untuk yang berbasis silikon konvensional sebagai fotovoltaik berkinerja tinggi. Namun, ketidakstabilan karena migrasi ion membatasi viabilitas komersialnya. Sekarang peneliti dari Korea dan Amerika Serikat telah menggunakan teknik pencitraan untuk mengamati perubahan struktural pada tingkat atom yang menyarankan strategi untuk mengurangi degradasi sel surya perovskit.

Sel surya perovskite (PSC) mewakili generasi sel surya berikutnya karena biaya rendah dan efisiensi konversi daya tinggi. Namun, mereka cenderung terdegradasi dengan cepat. Ternyata, ketika PCS terkena sinar matahari, kekosongan ion yang bergerak bebas terbentuk dalam struktur dan bermigrasi ke arah elektroda. Dalam kondisi gelap, efeknya terbalik, dan ion-ion sekali lagi didistribusikan kembali dalam struktur perovskit. Siklus transportasi ion yang berulang selama pengoperasian sel surya secara permanen menurunkan sel dan menghasilkan masa pakai yang singkat. Namun, degradasi pada tingkat atom karena migrasi ion belum diamati secara langsung.

Sekarang peneliti dari Korea dan Amerika Serikat telah berhasil mengamati perubahan dalam struktur perovskit menggunakan an di tempat teknik pencitraan mikroskop elektron transmisi (TEM). “Karya ini menawarkan wawasan penting tentang pemahaman migrasi ion dan mengatasi tantangan ketidakstabilan optoelektronik perovskit“, jelas Asisten Profesor Min Cheol Kim dari Departemen Teknik Mesin, pusan Universitas, yang memimpin penelitian yang dipublikasikan di jurnal Surat Energi ACS aktif 14 September 2021.

Sementara mikroskop elektron memiliki cakupan untuk struktur gambar pada skala atom, ketidakstabilan struktur perovskit terhadap bias listrik eksternal (tegangan) membuatnya menantang untuk memantau perubahan struktural. Para peneliti menghindari masalah dengan mencitrakan perovskit di bawah tegangan stabil. Mereka pertama-tama menyiapkan lapisan tipis (atau lamella) dari sel surya nano perovskite. Lamela ditempatkan di antara elektroda chip elektronik dan tegangan stabil diterapkan di seluruh sampel. Pengaturan ini memungkinkan para peneliti untuk merangsang fotovoltase yang dialami oleh sel surya di bawah kondisi kerja. Tegangan konstan 1 V diterapkan di lamella dan struktur dipantau oleh TEM.

Para peneliti mengamati hilangnya secara bertahap pinggiran kisi kristal perovskit, yang menunjukkan “amorfisasi” struktur. Seperti halnya dengan kristal perovskit, amorfisasi diamati dapat dibalikkan dalam kondisi gelap. Namun, dengan menggunakan TEM, para peneliti memperhatikan bahwa rekristalisasi lebih cepat ketika sampel dikenai pemanasan ringan pada 50 °C. “Karya ini tidak hanya menunjukkan kemampuan untuk mencapai pencitraan real-time amorfisasi perovskit tetapi juga menyediakan metode yang efektif untuk memulihkan kinerja PSC yang terdegradasi terkait dengan ketidakstabilan ion,” komentar Prof. Kim

Menjelaskan perubahan dalam struktur perovskite dapat memungkinkan peneliti mendeteksi titik kegagalan dan membangun sel surya yang lebih tangguh. Selain itu, mengamati laju rekristalisasi dapat membantu menentukan efektivitas strategi yang digunakan untuk mengembalikan kinerja sel surya. Masa depan fotovoltaik terlihat cerah!

Referensi
Judul makalah asli: Imaging Real-Time Amorphization of Hybrid Perovskite Solar Cells under Electrical Biasing
Koran: Surat Energi ACS
DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01707

Tentang Busan Universitas Nasional
Situs web: https://www.pusan.ac.kr/eng/Main.do

Kontak media:
Nahyun Lee
[email protected]
+82 51 510-7928

SUMBER Busan Universitas Nasional

.

Leave a Comment