Sel Surya Polimer Sangat Transparan Menghasilkan Energi dengan Menyerap Cahaya Dekat-Inframerah

Menggunakan plastik fotoaktif yang mengubah cahaya inframerah menjadi arus listrik, para ilmuwan mengembangkan jenis baru dari sel surya polimer yang menghasilkan energi dengan menyerap cahaya hampir-inframerah, tidak terlihat cahaya, membuat sel-sel hampir 70% transparan pada mata manusia.

Peneliti UCLA telah mengembangkan sel surya transparan baru bandar bola yang merupakan kemajuan untuk memberikan jendela di rumah dan bangunan lain kemampuan untuk menghasilkan listrik sementara masih memungkinkan orang untuk melihat di luar. Studi mereka muncul di jurnal ACS Nano.

Tim UCLA menjelaskan jenis baru solar cell polimer (PSC) yang menghasilkan energi dengan menyerap sebagian besar cahaya inframerah, bukan cahaya tampak, membuat sel-sel hampir 70% transparan pada mata manusia. Mereka membuat perangkat dari plastik fotoaktif yang mengubah cahaya inframerah menjadi arus listrik.

“Hasil ini membuka potensi untuk sel surya polimer transparan jelas sebagai tambahan komponen elektronik portabel, jendela pintar dan fotovoltaik terintegrasi bangunan dan dalam aplikasi lain,” kata pemimpin studi Yang Yang, seorang profesor ilmu dan teknik material UCLA, yang juga adalah direktur Pusat Energi Terbarukan Nano di California NanoSystems Institute (CNSI).

Yang menambahkan bahwa telah ada minat dunia yang luas di dalam apa yang disebut sel surya polimer. “PSC baru kami terbuat dari bahan seperti plastik dan ringan dan fleksibel,” katanya. “Lebih penting lagi, mereka dapat diproduksi dalam volume tinggi dengan biaya rendah.”

Sel surya polimer telah menarik perhatian besar karena keunggulan mereka dibandingkan teknologi sel surya yang saling bersaing. Para ilmuwan juga secara intens menyelidiki PSC untuk potensi mereka dalam membuat kemajuan unik untuk aplikasi yang lebih luas. Beberapa aplikasi seperti itu akan dimungkinkan oleh perangkat fotovoltaik (PV) transparan berkinerja tinggi, termasuk fotovoltaik bangunan terintegrasi dan pengisi daya PV terintegrasi untuk elektronik portabel.

Sebelumnya, banyak upaya telah dilakukan untuk menunjukkan PSC yang transparan atau semi transparan. Namun, demonstrasi ini sering menghasilkan transparansi cahaya tampak rendah dan / atau efisiensi perangkat yang rendah karena bahan PV polimer yang sesuai dan konduktor transparan yang efisien tidak dikerahkan dengan baik dalam desain dan fabrikasi perangkat.

Sebuah tim peneliti UCLA dari California NanoSystems Institute, UCLA Henry Samueli School of Engineering dan Applied Science serta Departemen Kimia dan Biokimia UCLA telah menunjukkan sel surya polimer yang berkinerja tinggi, diproses solusi, terlihat transparan melalui penggabungan dekat-inframerah polimer peka cahaya dan menggunakan film komposit nanowire perak sebagai elektroda transparan atas. Polimer photoactive near-infrared menyerap lebih banyak cahaya inframerah dekat tetapi kurang peka terhadap cahaya tampak, menyeimbangkan kinerja sel surya dan transparansi di wilayah panjang gelombang yang terlihat.

Terobosan lain adalah konduktor transparan yang terbuat dari campuran nanowire perak dan nanopartikel titanium dioksida, yang mampu menggantikan elektroda logam buram yang digunakan di masa lalu. Elektroda komposit ini juga memungkinkan sel surya untuk dibuat secara ekonomis dengan pemrosesan solusi. Dengan kombinasi ini, efisiensi konversi daya 4% untuk sel surya polimer yang diproses dengan solusi dan terlihat transparan telah tercapai.

“Kami gembira dengan penemuan baru ini pada sel surya transparan, yang menerapkan kemajuan terbaru kami dalam jendela transparan (juga dipublikasikan dalam ACS Nano) untuk membuat perangkat ini,” kata Paul S.Weiss, direktur CNSI dan Fred Kavli Chair di NanoSystems Sciences .

Penulis penelitian juga termasuk Weiss; bahan sains dan insinyur peneliti pascadoktoral Rui Zhu; Ph.D. kandidat Chun-Chao Chen, Letian Dou, Choong-Heui Chung, Tze-Bin Song dan Steve Hawks; Gang Li, yang adalah mantan wakil presiden bidang teknik untuk Solarmer Energy, Inc., startup dari UCLA; dan peneliti postdoctoral CNSI Yue Bing Zheng.

Penelitian ini didukung oleh Sekolah Teknik dan Sains Terapan Henry Samueli, Kantor Penelitian Angkatan Laut, dan Yayasan Kavli.