Tim peneliti dari Universitas Nasional Singapura telah mengembangkan sel surya tandem perovskit-organik yang inovatif, tersertifikasi untuk mencapai efisiensi konversi daya (PCE) sebesar 26.4% dalam area aktif 1 cm²—mencetak rekor dunia baru untuk perangkat semacam itu. Temuan ini dipublikasikan dalam edisi terbaru jurnal Nature.

Tim tersebut menekankan bahwa sel tandem yang baru dikembangkan ini menggabungkan ketipisan dan fleksibilitas, yang memungkinkan integrasi langsung di masa mendatang ke dalam peralatan bertenaga AI seperti drone, tekstil pintar, dan perangkat yang dapat dikenakan untuk menyediakan energi bersih.

Inovasi Terobosan: Penyerap Organik dengan Celah Pita Sempit

Inti dari kemajuan ini terletak pada penyerap organik celah pita sempit yang dipelopori tim ini. Berfungsi sebagai "perangkap foton" presisi, alat ini secara efisien menangkap foton di wilayah inframerah dekat (NIR), dan berhasil mengatasi hambatan teknis yang sudah lama ada dalam pengembangan sel surya tandem lapisan tipis.

Sementara celah pita yang dapat disetel dari bahan perovskit dan semikonduktor organik menawarkan potensi untuk melampaui batas efisiensi teoritis, penyerapan NIR yang rendah terus-menerus menghambat kemajuan.

Desain Molekuler Inovatif

Untuk mengatasi tantangan ini, tim merancang akseptor organik asimetris. Struktur ini tidak hanya memperluas jangkauan penyerapan cahaya ke wilayah NIR yang dalam, tetapi juga mempertahankan gaya penggerak pemisahan muatan yang cukup sekaligus memungkinkan penyelarasan molekuler yang sangat teratur. Melalui spektroskopi ultracepat dan analisis fisika perangkat, tim mengonfirmasi bahwa desain ini mencapai pengumpulan muatan yang efisien dengan kehilangan energi yang minimal.

Integrasi dan Kinerja Perangkat

Dalam praktiknya, para peneliti menumpuk subsel organik berkinerja tinggi ini dengan sel perovskit di bagian atas, mengintegrasikannya melalui lapisan oksida konduktif yang transparan. Hasil utama meliputi:

● 27.5% PCE untuk perangkat mikro 0.05 cm2

● 26.7% PCE untuk perangkat standar 1 cm2

● Efisiensi 26.4% yang disertifikasi secara independen untuk sel 1 cm2

Pencapaian ini tidak hanya memecahkan rekor tandem perovskit-organik tetapi juga mengungguli sel perovskit-CIGS berukuran sama dan sel perovskit sambungan tunggal.