Pada tahun 2013, material dengan struktur perovskite mencuri perhatian ilmuwan dunia. Di alam, CaTiO3 adalah material dengan struktur perovskite. Para peneliti mencoba untuk mensintesis material dengan struktur perovskite seperti CaTiO3. Material perovskite mulai banyak diteliti untuk diterapkan di berbagai bidang seperti sel surya, fuel cell dan sensor.
Struktur kristal perovskite sintetis terdiri dari kation organik, kation anorganik dan anion anorganik dengan struktur kimia ABX3. Bagian A merupakan kation organik seperti metil ammonium (MA / CH3NH3) atau formamidinium (FA / NH2CHNH2). Bagian B merupakan kation anorganik seperti Timbal (Pb) atau Timah (Sn) sedangkan bagian C merupakan anion anorganik yang diisi oleh unsur halogen seperti Fluor, Iodium, Klor dan Bromin. Sel surya perovskite (PSC) merupakan sel surya organik generasi baru yang mulai dikembangkan oleh lembaga-lembaga penelitian. Faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan material sel surya adalah energi band gap. Energi band gap merupakan energi minimum diantara ujung pita valensi dan pita konduksi. pada sel surya, energi band gap yang ideal adalah 1,1 – 1,55 eV[3]. Saat ini, sel surya perovskite memiliki efisiensi yang lebih tinggi dari DSSC dan mendekati efisiensi sel surya lapisan tipis.
Material perovskite bertindak sebagai elektrolit untuk menyerap cahaya matahari yang akan mengeksitasi hole (muatan positif) dan elektron (muatan negatif). Elektron akan menuju Electron Transport Material (ETM) yang bertindak sebagai n-type semikonduktor. Material ETM yang umumnya digunakan adalah logam oksida seperti TiO2 atau ZnO. Sementara hole akan menuju Hole Transport Material (HTM) yang bertindak sebegai p-type semikonduktor. Material HTM yang umumnya digunakan adalah material organic seperti Spiro-OMeTAD atau FDA. Dalam PSC, terdapat katoda dan anoda. Logam Emas (Au) atau Perak (Ag) merupakan katoda yang umumnya digunakan. Sedangkan Indium Tin Oxide (ITO) atau Fluorine Tin Oxide (FTO) merupakan anoda yang sering digunakan. Material perovskite bersifat higroskopis yang ketika kontak dengan uap air dan cahaya matahari akan menghasilkan gas hidrogen bukan listrik. Sehingga dalam memproduksi material perovskite membutuhkan glove box untuk menjaga kelembapan.
Seiring berjalannya waktu, efisiensi PSC semakin meningkat. W.S Yang, et.al berhasil membuat PSC dengan efisiensi 20,2% yang merupakan efisiensi paling tinggi dari beberapa penelitian PSC sebelumnya[9]. Efisiensi tersebut setara dengan efisiensi sel surya komersial. Pada tahun 2014, Olga. M, Piotr. K dan Artur. K mendirikan sebuah perusahaan yang bernama Saule Technologies. Perusahaan tersebut merupakan perusahaan pertama yang memasarkan sel surya perovskite (PSC). Metode pembuatannya menggunakan teknik printing dengan menjadikan perovskite sebagai tinta. Satu tahun kemudian, Saule Technologies mendapatkan kucuran dana untuk mengkomersilkan PSC dari Hideo Sawada, pengusaha dan investor asal Jepang. Pada tahun 2016, perusahaan tersebut berhasil membuat PSC untuk aplikasi charger handphone. Kedepan, PSC akan mulai bersaing dengan sel surya berbasis silikon maupun lapisan tipis yang sudah lebih dahulu digunakan oleh masyarakat dunia. Sehingga kita harus siap menyambut hadirnya sel surya berbasis material perovskite (PSC).
Sumber:
[1] Efficiency of DSSC. Efficiency of DSSC | Dye Sensitized Solar Cells | GCellG24 (Diakses pada 5 Januari 2018)
[2] Ahmed, M.I., Habib A dan Javaid S.S. 2015. Perovskite Solar Cells : Potentials, Challenges and Opportunities. International Journal of Photoenergy, DOI : 10.1155/2015/592308
[3] Ismail, A. 2017. Solar Cell and Nanotechnology. Depok : Universitas Indonesia
[4] Marinova, N., Valero, S dan Delgado, J.L. 2016. Organic and Perovskite Solar Cells : Working Principles, Materials and Interfaces. Journal of Colloid and Interface Science, DOI : 10.1016/j.jcis.2016.11.021
[5] Pransanthkumar, S dan Giribabu, L. 2016. Recent Advances in Perovskite-Based Solar Cells. Hyderabad : CSIR-Indian Institute of Chemical Technology.
[6] Park, Nam-Gyu., Gratzel M dan Miyasaka T. 2016. Organic-Inorganic Halide Perovskite Photovoltaics. Springer International Publishing
[7] Anaya, M., Lozano, G., Calvo M.E dan Miguez H. 2017. ABX3 Perovskites for Tandem Solar Cells. Joule, 1(4), 1-25, DOI : 10.1016/j.joule.2017.09.017
[8] Yang, S., Weifei F., Zhongqiang Z., Hongzheng C dan Chang-Zhi L. 2017. Recent Advances in Perovskite Solar Cells: Efficiency, Stability and Lead-free Perovskite. Journal of Material Chemistry A, 5(23), 11462 – 11482, DOI : 10.1039/C7TA00366H
[9] Ye, M., Xueqin L., James I., Xiangyang L dan Zhiqun L. 2016. Nanostructured Materials for High Efficiency Perovskite Solar Cells. Springer International Publishing, DOI : 10.1007/978-3-319-32023-6_1