Nanopohon ZnO Meningkatkan Efisiensi Sel Surya Terpigmentasi
Peneliti dari Applied Nano Tech & Science Lab di Korea Advanced Institute of Science and Technology dan Laser Thermal Lab di UC Berkeley telah mengembangkan arsitektur nanopohon yang secara signifikan meningkatkan performa sel surya terpigmentasi (DSSC).
Sel Surya Terpigmentasi
Sejak akhir tahun 1960-an, ilmuwan menemukan bahwa pewarna organik dapat mengonversi cahaya menjadi listrik saat dikaitkan dengan elektroda oksida. Prinsip ini pertama kali demonstrasi pada tahun 1972 dengan klorofil yang diekstrak dari bayam, membentuk dasar untuk DSSC—perangkat tipis film yang menggabungkan anoda yang difotosensitisasi dengan elektrolit.
Dalam DSSC, molekul pewarna biasanya berukuran nanometer, namun lapisan pewarna yang cukup tebal diperlukan untuk menangkap cukup cahaya. Kerangka nanostruktur menyediakan luas permukaan tinggi untuk pemuatan pewarna tanpa mengorbankan jejak perangkat.
Keuntungan Utama
DSSC dapat diproduksi dengan cetak roll, setengah fleksibel dan setengah transparan, dan bergantung pada bahan yang murah. Meskipun efisiensi konversi mereka (≈ 11 %) lebih rendah daripada sel silikon konvensional (> 15 %), rasio biaya-performa yang menguntungkan membuatnya bersaing dengan pembangkit listrik bahan bakar fosil.
Sintesis Nanopohon Hidrotermal
Mengambil inspirasi dari cabang pohon alami, tim menggunakan metode hidrotermal diikuti dengan penghapusan polimer dan penempatan biji untuk menanam nanonawa oksida seng (ZnO) yang mirip pohon mini dengan cabang yang luas.
Peningkatan Performa
Perangkat yang dibangun dengan nanonawa ZnO yang bercabang ini menunjukkan densitas arus pendek dan efisiensi konversi cahaya-listrik keseluruhan hampir empat kali lebih tinggi daripada yang menggunakan nanonawa ZnO yang selaras vertikal. Peningkatan ini berasal dari luas permukaan yang ditingkatkan untuk pemuatan pewarna dan panenan cahaya yang lebih baik, serta penurunan rekombinasi muatan karena konduksi langsung sepanjang cabang kristal.
Di luar sel surya, arsitektur nanopohon hierarkis ini menjanjikan untuk penyimpanan energi kapasitas tinggi dan perangkat konsumsi energi yang efisien.
