Peneliti Capai Efisiensi 33,1% dengan Sel Tandem Perovskite di Atas Silikon Bertekstur yang Dipasivasi

Tim internasional peneliti fotovoltaik dari King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), University of Freiburg, dan Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE telah mencapai langkah kunci menuju industrialisasi sel surya tandem perovskit-silikon. Kelompok ini membuktikan bahwa lapisan atas perovskit dapat dipasivasi secara efektif bahkan ketika dikombinasikan dengan sel silikon bawah bertekstur—yang memiliki permukaan berbentuk piramida dan merupakan standar industri.

Berbeda dengan pasivasi pada silikon yang hanya memengaruhi lapisan atas, perlakuan yang diterapkan pada perovskit meningkatkan seluruh lapisan aktif, menghasilkan peningkatan efisiensi lebih lanjut. Sel tandem terpasivasi mencapai efisiensi 33,1% dan tegangan rangkaian terbuka 2,01V.

Sel tandem menggabungkan lapisan atas perovskit dengan lapisan bawah silikon. Teknologi ini menawarkan kemajuan signifikan dalam fotovoltaik, mengingat sel silikon tradisional maksimal hanya sekitar 29,4% efisiensi—hampir mendekati batas fisik terkini.

Untuk produksi skala besar, penggunaan sel silikon bertekstur standar industri sebagai lapisan bawah menguntungkan, mengingat proses manufakturnya yang telah mapan. Sel ini memiliki struktur bertekstur yang meningkatkan luas permukaan dan efisiensi, namun mempersulit deposisi lapisan perovskit. Hingga kini, pasivasi berkualitas tinggi belum tercapai pada permukaan silikon piramidal.

Kelompok ini juga mencatat bahwa pasivasi meningkatkan konduktivitas dan faktor isi. Peningkatan ini berasal dari efek medan dalam yang memengaruhi seluruh lapisan perovskit—berbeda dengan silikon yang hanya menguntungkan lapisan permukaan.

Dr. Oussama Er-Raji, penulis utama studi dan peneliti di Fraunhofer ISE, menyatakan bahwa pasivasi efektif pada sel tandem bertekstur penuh belum pernah terwujud sebelumnya, dengan kemajuan sebelumnya terbatas pada permukaan datar. Tim mencapai pasivasi berkualitas tinggi dengan mendeposisikan 1,3-diaminopropana-dihidroiodida pada permukaan perovskit yang tidak rata.

Profesor Stefaan De Wolf dari KAUST menyebutkan bahwa temuan ini memberikan dasar kuat untuk penelitian masa depan dan meningkatkan pemahaman tentang proses konversi cahaya dalam lapisan atas, mendukung pengembangan sel tandem yang lebih baik.

Profesor Stefan Glunz dari University of Freiburg dan kepala fotovoltaik di Fraunhofer ISE menambahkan bahwa pasivasi permukaan bukan hanya pelengkap tetapi esensial untuk meningkatkan efisiensi dan stabilitas sel. Dia mencatat bahwa pasivasi telah menjadi kunci untuk kinerja tinggi dalam produksi sel silikon industri, dan industri fotovoltaik kemungkinan akan melihat manfaat serupa dengan sel tandem perovskit-silikon.

Hasil ini didasarkan pada pekerjaan yang dilakukan dalam proyek unggulan Fraunhofer "MaNiTU" serta proyek "PrEsto" dan "Perle", yang didanai oleh Kementerian Federal Jerman untuk Urusan Ekonomi dan Energi.