1 Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Perovskit organometal halida mendapatkan banyak perhatian dari para peneliti karena memiliki sifat optik dan elektroniknya yang sangat baik, seperti photoluminescent quantum yield (PLQY) yang tinggi, panjang gelombang absorpsi dan emisi yang dapat diatur, mobilitas pembawa muatan yang tinggi, dan energi bandgap yang dapat disesuaikan (Saparov and Mitzi, 2016; Stranks and Snaith, 2015). Jika dibandingkan dengan struktur bulk-nya, struktur nano dari material organometal halida MAPbX 3 (CH3NH3PbX3, X= Br, I, Cl) menunjukan potensi aplikasi di bidang optoelektronik yang sangat luas (J. Huang et al., 2018; Mary Vijila et al., 2019; K. H. Wang et al., 2017). Perovskit dua dimensi berupa nanoplate sangat diharapkan dan menjadi morfologi yang banyak digunakan dikarenakan transfer muatan antar bidang yang cepat (Ahmed et al., 2017; H. Li et al., 2016; Q. H. Wang et al., 2012). Dengan demikian, perovskit dalam bentuk nanoplate telah dikembangkan secara luas untuk aplikasi optoelektronik, termasuk dalam aplikasi fotovoltaik, laser, detektor sinar-X, diode pemancar cahaya (light emitting diode, LED), dan luminescent solar concentrators (LSC) (Y. Fang et al., 2015; Lee et al., 2012; Tan et al., 2014; Younis et al., 2020; Zhu et al., 2015). Gambar I. 1 Aplikasi material perovskit pada bidang optoelektronik. Aplikasi optoelektronik nanoplate perovskit menuntut pembentukan lapisan tipis, yang diketahui memiliki sifat optik yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan 2 teknologi. Sampai saat ini, ada dua metode umum untuk menyiapkan lapisan tipis perovskit, yaitu dengan mendeposisikan secara langsung prekursor perovskit dan menyimpan film perovskit dari larutan perovskit (Y. Yang et al., 2019). Deposisi langsung larutan prekursor adalah cara yang mudah dan efisien untuk menyiapkan lapisan tipis perovskit. Namun, dengan metode ini sulit untuk mengontrol sifat optiknya karena proses nukleasi nanoplatelet yang cepat selama proses deposisi (Subhani et al., 2019). Di sisi lain, preparasi lapisan tipis dengan mendeposisikan larutan perovskit lebih disukai karena lebih mudah untuk mengontrol nukleasi dan menyesuaikan sifat optik melalui penyesuaian sederhana pada kondisi eksperimental (Y. Yang et al., 2019). Pengembangan lapisan tipis perovskit yang dibuat dengan mendepositkan koloid perovskit difokuskan pada peningkatan stabilitas, peningkatan sifat optik, dan penyetelan sifat emisi dan absorpsinya (Ko et al., 2019). Desain sifat optik yang dominan terletak pada langkah preparasi dari fase koloidnya. Dengan demikian, lapisan tipis dapat diharapkan mewarisi sifat optik dari koloid perovskit. Namun, penelitian sebelumnya yang terkait dengan lapisan tipis perovskit yang telah dilaporkan sejauh ini, teramati adanya pergeseran panjang gelombang emisi PL dan absorbansi UV Vis ke panjang gelombang yang lebih besar (redshift) dalam lapisan tipis dibandingkan dengan koloidnya (Kirakosyan et al., 2017; Qaid et al., 2020; Raja et al., 2016). Maka diperlukan suatu penjelasan mengenai fenomena redshift yang terjadi pada kurva PL dari perovskit MAPbBr 3 dalam bentuk lapisan tipis. Pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih besar ataupun lebih kecil (redshift atau blueshift) pada pancaran cahaya emisi PL dalam kisaran 20-30 nm dibahas terkait dengan proses agregasi struktur nano perovskit selama deposisi lapisan (Qaid et al., 2020). Perlu diperhatikan bahwa pergeseran emisi PL sekitar 20-30 nm adalah nilai yang signifikan untuk emisi PL sempit perovskit (FWHM kurva emisi PL sekitar 20 nm) (F. Zhang et al., 2015). Bahkan pergeseran kecil dapat secara signifikan mempengaruhi sifat akhir dari aplikasi perovskit tersebut. Oleh karena itu, fenomena pergeseran emisi PL dalam larutan perovskit menjadi lapisan tipis 3 perovskit perlu dijelaskan. Asal agregasi atau interaksi molekuler potensial antara partikel perovskit dan molekul aditif (misalnya, polimer, nanopartikel lain, resin, dll.) atau mekanisme lain yang mungkin perlu dibahas secara komprehensif. Berdasarkan permasalahan yang dipaparkan , maka diperlukan suatu studi secara komprehensif untuk mengetahui penyebab fenomena redshift yang terjadi pada puncak PL dan serapan UV-Vis material perovskit ketika dalam bentuk lapisan tipisnya. Dalam penelitian ini, kami secara sistematis mengevaluasi evolusi sifat optik koloid MAPbBr 3 menjadi lapisan komposit MAPbBr3/PMMA. PMMA dipilih sebagai bahan aditif untuk menyiapkan bentuk lapisan MAPbBr 3 karena sifat superior transparansinya, polimer yang kuat namun ringan dengan kekuatan tekan 85-110 MPa dan kekuatan tarik 30-50 MPa, kemudahan proses dan stabilitas tinggi terhadap UV (Jaeblon, 2010; Jiang et al., 2019; Ko et al., 2019; Xiao Li et al., 2018; Mary Vijila et al., 2019). Kehadiran PMMA sebagai matriks dapat berkontribusi pada evolusi sifat optik dari koloid perovskit menjadi lapisan komposit perovskit. Pemahaman yang mendalam tentang penyebab redshift dalam sistem perovskite PMMA akan memberikan manfaat yang signifikan bagi penelitian fundamental, pengembangan material, perancangan perangkat, aplikasi optik dan fotovoltaik. Dengan pengetahuan ini, kita diharapkan dapat melangkah maju dalam mengembangkan teknologi yang lebih canggih dan berkelanjutan untuk masa depan. Misalnya, jika penyebab redshift berhubungan dengan efek kurungan kuantum terkait ukuran, hal itu dapat mendorong penelitian lebih lanjut tentang pengaruh ukuran partikel terhadap sifat optik dan elektronik perovskit-PMMA. Informasi ini dapat digunakan untuk merancang dan mengoptimalkan material dengan properti optik yang diinginkan, seperti serapan atau emisi yang ditunjukkan oleh pergeseran panjang gelombang. Pada penelitian ini perovskit MAPbBr 3 disintesis menggunakan metode ligand assisted re-precipitation (LARP). Pemilihan metode sintesis ini dilakukan karena metode ini memiliki keunggulan dibandingkan dengan metode lainnya, diantaranya 4 proses sintesis yang mudah dan murah karena dilakukan pada suhu ruang dan tekanan atmosfer biasa dengan menggunakan peralatan yang terjangkau (Jancik Prochazkova et al., 2020). Selain itu metode ini menjanjikan kemudahan dalam menghasilkan produk dalam skala yang lebih besar. Manfaat lain dari motode ini adalah produk reaksi yang dihasilkan berupa dispersi koloid sehingga mudah diproses untuk dijadikan lapisan tipis. Untuk mempelajari evolusi sipat optik dari koloid nanoplatelet perovskit menjadi lapisan komposit, beberapa karakterisasi kami lakukan terhadap koloid dan lapisan komposit perovskit MAPbBr 3/PMMA. Karakterisasi yang dilakukan meliputi karakterisasi XRD untuk mengetahui perubahan struktur yang terjadi pada material perovskit MAPbBr 3 dalam bentuk lapisan komposit , karakterisasi TEM untuk mengetahui morfologi dari komposit perovskit/PMMA, karakterisasi absorbansi UV-Vis untuk mengetahui pergeseran pada kurva serapan UV-Visnya, dan karakterisasi fotoluminesensi (PL) untuk mengetahui pergeseran puncak panjang gelombang emisi pada lapisan komposit MAPbBr 3/PMMA. Lebih lanjut, aplikasi potensial dari lapisan perovskit komposit MAPbBr 3/PMMA yang telah difabrikasi, kami demonstrasikan sebagai down converter LED hijau dengan mendeposisikannya di atas LED biru dan LED UV. Salah satu aplikasi dari material nanoplatelet perovskit MAPbBr 3 yang sekarang sedang banyak mencuri perhatian adalah luminescent solar concentrators (LSC). LSC merupakan perangkat yang mengandung material atau senyawa yang dapat berpendar yang dapat memfokuskan energi matarahari menuju sel forovoltaik yang dihubungkan pada ujung dari LSC tersebut (G. Gu et al., 2021; A. Kim et al., 2021; Mazzaro and Vomiero, 2018; Roncali, 2020; Z.