Bahan 2D Dapat Meningkatkan Efisiensi Dan Umur Sel Surya
KALBARNEWS.CO.ID (RUSIA) - Penggunaan material dua dimensi sebagai lapisan penghalang akan meningkatkan masa pakai dan efisiensi sel surya. Demikian kesimpulan para ilmuwan dari Universitas Sains dan Teknologi Ufa berdasarkan penelitian yang hasilnya dipublikasikan di jurnal Physical Chemistry Chemical Physics and Nanoscale. 25.05.2024
Lapisan penghalang sel surya memisahkan bahan-bahan yang menghantarkan arus listrik di dalam sel surya, melindunginya dari dampak negatif oksigen, air, dan bahan kimia. Untuk membuat lapisan penghalang, produsen sel surya menggunakan nitrida terner (3D), yang mengandung tiga komponen: nitrogen dan dua logam.
Alternatif untuk senyawa tiga dimensi adalah penggunaan bentuk 2D yang aktif secara kimia, yang seringkali memiliki mobilitas elektron (pembawa muatan) yang lebih tinggi. Mobilitas elektron mencerminkan kemampuan material untuk menghantarkan arus: semakin tinggi, semakin efisien panel surya mengubah energi cahaya menjadi listrik.
Para ilmuwan dari Universitas Sains dan Teknologi Ufa menentukan sifat-sifat bentuk dua dimensi seng nitrida (dengan vanadium, niobium dan tantalum) menggunakan pemodelan komputer, setelah itu mereka menggunakan metode kimia kuantum untuk menggambarkan distribusi elektron dalam molekul dan mengukur mobilitas partikel bermuatan ini.
Mobilitas elektron dalam senyawa dua dimensi ternyata dua kali lebih tinggi dibandingkan dalam bentuk 3D. Selain itu, mobilitas elektron dalam lapisan seng nitrida dua dimensi berada pada tingkat yang sama dengan nilai mobilitas elektron tertinggi yang diketahui dalam bahan dua dimensi.
Para penulis juga memodelkan interaksi seng nitrida dua dimensi dengan gas atmosfer: nitrogen, karbon dioksida, hidrogen, dinitrogen oksida, dan uap air. Pemodelan menunjukkan bahwa ketiga senyawa – dengan vanadium, niobium dan tantalum – kebal terhadap efek nitrogen dan karbon dioksida, tetapi juga rentan terhadap degradasi ketika berinteraksi dengan amonia dan oksida nitrat.
Seng nitrida dua dimensi dengan tantalum menunjukkan ketahanan paling kecil terhadap amonia dan nitrogen oksida: terbukti kira-kira dua kali lebih stabil dibandingkan sampel lainnya. Akibatnya, sel surya yang menggunakan seng nitrida dengan tantalum sebagai lapisan penghalang akan bertahan lebih lama dibandingkan sel surya yang menggunakan seng nitrida dengan vanadium atau niobium.
“ Lapisan tunggal dua dimensi yang diteliti memiliki sejumlah karakteristik yang diperlukan agar berhasil digunakan sebagai lapisan penghalang dalam sel surya. Ini termasuk stabilitas tinggi saat terkena gas atmosfer dan mobilitas elektron yang tinggi. Studi ini menunjukkan sifat fungsional baru dari bahan nano yang dapat digunakan untuk membuat perangkat foto berkinerja tinggi,” Andrey Kistanov, pemimpin proyek dan kandidat ilmu fisika dan matematika, seperti dikutip oleh Russian Science Foundation. (tim Liputan)
Editor : Aan
