Perawatan vitamin C meningkatkan stabilitas sel surya organik terbalik

Sebuah tim peneliti dari University of Southern Denmark (SDU) berupaya menyamakan kemajuan yang dicapai dalam efisiensi konversi daya untuk sel surya organik (OPV) yang dibuat denganakseptor non-fullerene (NFA)bahan dengan peningkatan stabilitas.

Tim memilih asam askorbat, umumnya dikenal sebagai vitamin C, dan menggunakannya sebagai lapisan pasivasi antara lapisan transpor elektron seng oksida (ZnO) (ETL) dan lapisan fotoaktif dalam sel NFA OPV yang dibuat dengan tumpukan lapisan perangkat terbalik dan a polimer semikonduktor (PBDB-T:IT-4F).

Para ilmuwan membangun sel dengan lapisan indium tin oxide (ITO), ZnO ETL, lapisan vitamin C, penyerap PBDB-T:IT-4F, lapisan selektif pembawa molibdenum oksida (MoOx), dan perak (Ag ) kontak logam.

Kelompok tersebut menemukan bahwa asam askorbat menghasilkan efek fotostabilisasi, melaporkan bahwa aktivitas antioksidan mengurangi proses degradasi yang timbul dari paparan oksigen, cahaya dan panas. Pengujian, seperti penyerapan ultraviolet-visibel, spektroskopi impedansi, pengukuran tegangan dan arus yang bergantung pada cahaya, juga mengungkapkan bahwa vitamin C mengurangi photobleaching molekul NFA dan menekan rekombinasi muatan, catat penelitian tersebut.

Analisis mereka menunjukkan bahwa, setelah 96 jam fotodegradasi terus menerus di bawah 1 sinar matahari, perangkat yang dienkapsulasi yang mengandung interlayer vitamin C mempertahankan 62% dari nilai aslinya, sedangkan perangkat referensi hanya mempertahankan 36%.

Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa peningkatan stabilitas tidak mengorbankan efisiensi. Perangkat champion mencapai efisiensi konversi daya sebesar 9,97 %, tegangan rangkaian terbuka sebesar 0,69 V, rapat arus hubung singkat sebesar 21,57 mA/cm2, dan faktor pengisian sebesar 66%. Perangkat referensi yang tidak mengandung vitamin C, menunjukkan efisiensi 9,85 %, tegangan rangkaian terbuka 0,68V, arus hubung singkat 21,02 mA/cm2, dan faktor pengisian 68%.

Ketika ditanya tentang potensi komersialisasi dan skalabilitas, Vida Engmann yang memimpin kelompok diPusat Perangkat Energi Fotovoltaik dan Film Tipis Tingkat Lanjut (SDU CAPE), mengatakan kepada majalah pv, “Perangkat kami dalam percobaan ini berukuran 2,8 mm2 dan 6,6 mm2, namun dapat ditingkatkan skalanya di lab roll-to-roll kami di SDU CAPE tempat kami juga secara rutin membuat modul OPV.”

Dia menekankan bahwa metode pembuatannya dapat ditingkatkan skalanya, dengan menunjukkan bahwa lapisan antarmuka adalah “senyawa murah yang larut dalam pelarut biasa, sehingga dapat digunakan dalam proses pelapisan roll-to-roll seperti lapisan lainnya” di sebuah sel OPV.

Engmann melihat potensi bahan tambahan selain OPV pada teknologi sel generasi ketiga lainnya, seperti sel surya perovskit dan sel surya peka warna (DSSC). “Teknologi berbasis semikonduktor organik/hibrida lainnya, seperti DSSC dan sel surya perovskit, memiliki masalah stabilitas yang serupa dengan sel surya organik, sehingga ada kemungkinan besar teknologi tersebut juga dapat berkontribusi dalam memecahkan masalah stabilitas dalam teknologi ini,” katanya.

Sel itu disajikan di kertas “Vitamin C untuk Sel Surya Organik Berbasis Non-fullerene-akseptor yang Stabil terhadap Foto,” diterbitkan diAntarmuka Material Terapan ACS.Penulis pertama makalah ini adalah Sambathkumar Balasubramanian dari SDU CAPE. Tim tersebut termasuk peneliti dari SDU dan Universitas Rey Juan Carlos.

Ke depan, tim ini memiliki rencana untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai pendekatan stabilisasi dengan menggunakan antioksidan alami. “Di masa depan, kami akan terus menyelidiki ke arah ini,” kata Engmann mengacu pada penelitian yang menjanjikan mengenai kelas antioksidan baru.