Terobosan yang signifikan! Klorin telah terbukti benar-benar mengubah kinerja sel surya

Seiring dengan semakin dalamnya pemahaman kita tentang sel surya perovskit, para ilmuwan mempelajari lebih dalam material untuk mengamati strukturnya, cara elektron mengalir melaluinya, dan hambatan apa pun yang membatasi kinerjanya.

Cacat pada material, terutama pada batas antar butiran, telah terbukti menimbulkan masalah, menyebabkan degradasi struktur secara cepat bila terkena sinar UV atau kelembapan. Di antara banyak metode yang diusulkan untuk mengatasi masalah ini, baterai yang diberi doping klorin telah menunjukkan kemajuan yang signifikan.

Namun, para ilmuwan telah bekerja keras untuk menjelaskan mengapa klorin menghasilkan efek ini, atau apakah klorin masih ada dalam material setelah pengendapan. Hal inilah yang menjadi titik awal bagi sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Okinawa Institute of Science and Technology (OIST). “Komunitas riset tidak mengetahui mengapa mereka melihat peningkatan ini,” jelas ilmuwan OIST Afshan Jamshaid. “Setelah ditambahkan, para peneliti tidak dapat melacak klorin – mereka tidak dapat menentukan apakah klorin menembus ke dalam bahan perovskit, tetap berada di permukaan, atau bahkan meninggalkan bahan tersebut selama proses pembuatan.”

Untuk memberikan jawaban yang jelas, Jamshaid dan timnya mulai memproduksi film surya perovskit yang didoping klorin dan mengamati strukturnya pada tingkat atom untuk memastikan keberadaan klorin. Dengan menggunakan teknik pencitraan yang disebut scanning tunneling microscopy, mereka mengamati lubang-lubang gelap pada permukaan film tipis, yang tidak terdapat dalam sampel tanpa doping klorin.

Bintik-bintik gelap pada permukaan film telah dipastikan merupakan atom klorin.

Kemudian mereka dapat menghitung (dengan bantuan kolaborator dari Universitas Suzhou di Tiongkok) bahwa bintik hitam ini adalah bintik yodium yang tersubstitusi klorin dalam struktur perovskit. Karena adanya lebih banyak klorin pada batas butir, mereka kini menduga bahwa klorin dapat membantu mengurangi jumlah cacat permukaan pada material dan meningkatkan stabilitasnya. Pekerjaan mereka dijelaskan sepenuhnya dalam makalah yang diterbitkan di Energy and Environmental Science berjudul "Atomic scale Insights on Enhancing the Surface Stability of Methylammonium Lead Iodide Perovskite through Controlled Deposition of Lead Chloride".

Kelompok tersebut juga bereksperimen dengan waktu deposisi yang berbeda untuk mengubah konsentrasi akhir klorin dalam material. Melalui hal ini, mereka dapat mengklaim bahwa 14,8% mewakili konsentrasi permukaan klorin yang ideal untuk meningkatkan stabilitas. Peningkatan yang lebih rendah tidak akan terlalu signifikan, dan klorin yang lebih tinggi akan mulai mengubah sifat perovskit lainnya.

Mereka berencana untuk terus meneliti bagaimana klorin dapat digunakan sebagai bahan doping untuk perovskit, dan langkah selanjutnya adalah membuat sel surya yang dapat dioperasikan sepenuhnya berdasarkan lapisan perovskit yang didoping klorin. “Penelitian dasar seperti ini sangat penting – penelitian ini membantu insinyur peralatan menentukan proses manufaktur yang optimal tanpa perlu melakukan uji coba yang berlebihan,” kata Jamshaid. “Dengan memahami bagaimana dopan dapat memperbaiki material, hal ini juga dapat memandu kita dalam menemukan campuran kimia baru yang mungkin memiliki efek lebih baik.”