Dalam simulasi dan eksperimen, para peneliti menunjukkan bahwa memperkenalkan tekstur skala nano kecil pada permukaan bahan dalam sel surya tandem perovskit/silikon dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi dengan mengurangi jumlah energi cahaya yang hilang karena pantulan. Desain nanotekstur baru dapat mencapai potensi efisiensi konversi daya di atas 29%, yang menurut simulasi dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan teknik fabrikasi yang lebih baik dan tekstur tambahan.
Philipp Tockhorn dari Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) akan mempresentasikan karya virtual OSA Advanced Photonics Congress yang akan diadakan yang dijadwalkan 29 Juli mendatang.
“Kami menghadirkan sel surya tandem perovskite/silikon nanotekstur yang setara dengan sel terbaik yang disajikan di bidang yang sangat dinamis ini,” kata Tockhorn. Temuan kami dapat berkontribusi pada pengembangan lebih lanjut dari sel surya tandem perovskit/silikon yang sangat efisien dan memiliki potensi untuk lebih mengurangi biaya listrik tenaga surya.”
Perovskit adalah material dengan struktur kristal yang mirip dengan mineral perovskit yang terbentuk secara alami. Bahan semikonduktor ini mengubah sinar matahari menjadi energi dengan sangat efisien dan telah menjadi fokus utama untuk pengembangan teknologi energi surya generasi mendatang. Panel surya saat ini dibuat terutama dari silikon.
Untuk pekerjaan baru, Tockhorn, Johannes Sutter dan rekan dari kelompok Prof Becker dan Prof Albrecht di HZB meneliti bagaimana memperkenalkan nanotexturing di berbagai antarmuka mempengaruhi kinerja sel surya tandem yang terbuat dari sel surya perovskit di atas sel surya silikon. Mereka pertama kali menggunakan simulasi komputer untuk menghitung arus listrik di subsel perovskit dan silikon (kerapatan arus foto) ketika lapisan perovskit benar-benar datar, bertekstur nano (bergelombang) hanya di bagian bawah yang bertemu dengan lapisan silikon, atau bergelombang di kedua bagian atas. dan bawah. Benjolan yang disimulasikan memiliki tinggi sekitar 300 nm dan jarak 750 nm. Sementara desain nanotekstur satu sisi hanya menunjukkan sedikit peningkatan kinerja dibandingkan desain datar dalam simulasi, arsitektur bertekstur penuh dihitung untuk menyerap lebih banyak cahaya, meningkatkan kerapatan arus foto sebesar 0.7 mA/cm2 per subsel.
Untuk mengeksplorasi lebih lanjut bagaimana nanotexturing mempengaruhi kinerja sel surya, para peneliti kemudian membuat desain sel surya perovskit/silikon tandem yang berbeda: satu dengan lapisan perovskit yang sepenuhnya datar dan satu dengan lapisan perovskit yang rata di atas dan bergelombang di bagian bawah pada antarmuka untuk sel surya silikon. Mereka menentukan bahwa nanotekstur satu sisi telah meningkatkan cahaya yang diserap dan arus yang dihasilkan di lapisan penyerap silikon sebesar 0.2-0.3 mA/cm².
Hebatnya, nanotekstur tidak hanya meningkatkan penyerapan cahaya tetapi juga menyebabkan sedikit peningkatan dari sel surya tandem itu. elektronik kualitas dibandingkan dengan referensi planar dalam hubungannya dengan kondisi pemrosesan film yang lebih baik, kata Tockhorn.”
Temuan ini menunjukkan jalan yang menjanjikan untuk perbaikan lebih lanjut, menurut para peneliti HZB. Berdasarkan hasil simulasi mereka, para peneliti memperkirakan bahwa sel surya di mana lapisan perovskit bertekstur nano di bagian atas dan bawah kemungkinan akan lebih meningkatkan kinerja dan mencapai efisiensi konversi daya melebihi 30%.
“Pengembangan lebih lanjut dari pendekatan bertekstur dua sisi ini sudah ada dan layak tetapi akan membutuhkan perbaikan dalam proses fabrikasi untuk menambahkan nanotekstur ke sisi atas lapisan perovskit,” kata Tockhorn.
