Calon Promotor Program Padjadjaran Excellence Fast Track Scholarship Tahun 2025
Nama Lengkap: Prof. Dr. rer. nat. Ayi Bahtiar, S.Si., M.Si.
E-mail: [email protected]
Bidang Keahlian: Fisika Material Optoelektronika
Prodi S2 Calon Mahasiswa: Fisika
Prodi S3 Calon Mahasiswa: Kimia
Judul Penelitian yang Ditawarkan:
Pengembangan Sel-Purya Perovskite Anorganik CsPbBr3 berbasis Pelarut Air sebagai Sumber Energi Listrik dengan Efisiensi dan Stabilitas Tinggi serta Ramah Lingkungan
Development of Water-based Inorganic Perovskite CsPbBr3 Purya Cells as a Source of Electrical Energy with High Efficiency, Stability and Environmentally Friendly
Abstrak:
Sel-surya adalah piranti yang mengubah cahaya menjadi listrik secara langsung. Pengembangan sel-surya menjadi panel surya sangat penting dilakukan untuk dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan dan ramah lingkungan. Sel-surya perovskite saat ini mampu menghasilkan efisiensi (Power Conversion Efficiency, PCE) di atas 25%, setara dengan PCE sel-surya berbahan semikonduktor silikon yang saat ini mendominasi pasar. Namun, sel-surya perovskite tidak tahan terhadap panas dan kelembaban tinggi, sehingga diperlukan material perovskite yang lebih stabil terhadap panas dan kelembaban. Sel-surya perovskite anorganik berbasis CsPbX3 (X = I, Br), banyak dikembangkan, karena dapat menghasilkan PCE tinggi dan stabil. Saat ini, PCE tertinggi dari sel-surya CsPbI3 telah mencapai 20%, namun tidak stabil terhadap kelembaban. Di sisi lain, perovskite CsPbBr3 memiliki stabilitas terhadap panas dan kelembaban yang sangat baik. Sel-surya CsPbBr3 mampu mempertahankan PCE lebih dari 80% setelah terpapar udara selama 800 jam. Untuk menghasilkan sel-surya CsPbBr3 dengan PCE tinggi, diperlukan film perovskite yang homogen, tanpa void dan kristalinitas tinggi. Film CsPbBr3 dapat dibuat dengan metode pemrosesan larutan yang mudah dan berbiaya rendah. PCE sel-surya CsPbBr3 tertinggi adalah 10 %. Namun, PCE tinggi diperoleh menggunakan pelarut DMF, DMSO dan metanol yang berbahaya bagi kesehatan dan mencemari lingkungan. Penelitian ini akan mengembangkan sel-surya perovskite anorganik CsPbBr3 menggunakan metode pemrosesan larutan dua-tahap, dengan air (H2O) sebagai pelarut PbBr2 dan CsBr. Struktur sel-surya yang akan dibuat adalah gelas/FTO/TiO2/perovskite/Karbon/Ag. Tujuannya adalah menghasilkan sel-surya CsPbBr3 dengan efisiensi dan stabilitas yang tinggi, melalui optimasi pembuatan film CsPbBr3. Film perovskite dibuat dengan metode spin-coating dua-tahap, dimana film prekursor PbBr2 di-spin-coating dari larutan PbBr2 dalam campuran air, HBr dan PEG, dan kemudian diikuti dengan spin-coating larutan CsBr dalam air. Dalam penelitian ini juga dilakukan pengujian stabilitas sel-surya, melalui pengukuran PCE sel-surya secara berkala setelah disimpan dalam ruangan dengan kelembaban relatif (RH) 70%.
Abstract:
Solar cells is devices that convert light into electricity directly. The development of solar cells into solar panels is very important to be used as a renewable and environmentally friendly energy source. Perovskite solar cells is currently able to produce efficiency (Power Conversion Efficiency, PCE) above 25%, which is equivalent to the PCE of silicon solar cells that currently dominate the market. However, perovskite solar cells is not resistant to high heat and humidity, so more stable to the heat and humidity perovskite materials are highly need to be developed as active material for solar cells. Inorganic perovskite solar cells based on CsPbX3 (X = I, Br), are widely developed, because they can produce high and stable PCE. Currently, the highest PCE of CsPbI3 solar cells has reached 20%, but is not stable to humidity. On the other hand, perovskite CsPbBr3 has excellent stability to heat and humidity. CsPbBr3 solar cells are able to maintain PCE of more than 80% after being exposed to air for 800 hours. To produce CsPbBr3 solar cells with high PCE, a homogeneous perovskite film, without voids and high crystallinity is required. CsPbBr3 films can be prepared by a simple and low-cost solution processing method. The highest PCE of CsPbBr3 solar cells is 10%. However, high PCE is obtained using DMF, DMSO and methanol solvents which are harmful to health and pollute the environment. This study will develop inorganic CsPbBr3 perovskite solar cells using a two-stage solution processing method, with water (H2O) as the solvent for PbBr2 and CsBr. The structure of the solar cell to be prepared is glass/FTO/TiO2/perovskite/Carbon/Ag. The goal is to produce CsPbBr3 solar cells with high efficiency and stability, through optimization of CsPbBr3 film production. Perovskite films will be prepared by a two-stage spin-coating method, where the PbBr2 precursor film will be spin-coated from a solution of PbBr2 in a mixture of water, HBr and PEG, and then followed by spin-coating of a solution of CsBr in water. In this study, solar cell stability testing is also carried out, by periodically measuring the PCE of solar cells after being stored in a room with a relative humidity (RH) of 70%.