Perpustakaan Digital ITB

Kehadiran keadaan cacat (defect states) pada sel surya perovskit dapat mempengaruhi performa dan stabilitasnya. Keadaan cacat (defect states) pada sel surya perovskit muncul akibat proses kristalisasi perovskit yang cepat dan pada temperatur rendah. Selain itu, kristal perovskit didominasi oleh ikatan ionik yang cukup lemah dibandingkan ikatan kovalen yang ada di sel surya silikon, menyebabkan kemungkinan munculnya berbagai jenis cacat kristal seperti kekosongan (vacancy), intertitial defects, lattice distortion by accumulated charges dan dissolves impurities. Berbagai jenis cacat ini membetuk deep dan shallow trap yang dapat mempengaruhi performa sel surya, sehingga diperlukan pemahaman mekanisme dan sejauh mana cacat ini mempengaruhi performa sel surya. Pada penelitian ini, sel surya perovskit dibuat dengan struktur mesoskopik yang terdiri atas lapisan FTO/(TiO2 compact) c-TiO2/TiO2 mesopori (mpTiO2)/MAPbI3/PTAA/Emas (Au). Penelitian ini bertujuan mengamati kinetika pengangkutan dan ekstraksi pembawa muatan melalui pengukuran transient photovoltage (TPV), untuk melihat korelasi antara proses elektronik, yang dapat dipengaruhi oleh keadaan cacat yang disebabkan oleh karakteristik struktur mesoskopik dari lapisan perovskit, dan kinerja sel surya perovskit. Selain itu, juga dilakukan kajian korelasi kinerja sel surya dan karakteristik impedansi yang diperoleh dari pengukuran intensity modulated photovoltage spectrsocopy (IMVS), yang bertujuan memahami dampak kinetika pembawa muatan dan gerakan ionik, karena keadaan cacat permukaan atau antarmuka dari lapisan perovskit, pada kinerja sel. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil bahwa karakteristik kurva TPV menunjukkan karakter yang berbeda beberapa sel hasil fabrikasi. Kurva TPV yang diamati terdiri atas bagian kurva naik (rise part) dan bagian kurva meluruh. Bagian kurva naik terkait dengan proses transpor muatan sedangkan bagian kurva meluruh (decay part) terkait dengan proses rekombinasi di antarmuka lapisan perovskit dengan lapisan transpor. Bagian kurva meluruh yang memanjang mengindikasikan kehadiran keadaan permukaan yang lebih banyak di lapisan perovskit/transpor yang menyebabkan terjadinya trapping detrapping elektron. Sehingga elektron membutuhkan waktu yang lebih panjang untuk mencapai pita valensi lapisan perovskit. Dari pengukuran TPV ini juga ditemukan bahwa kurva peluruhan merupakan peluruhan multiexponential yang terdiri atas peluruhan cepat, peluruhan sedang dan peluruhan lambat. Peluruhan cepat dengan karakteristik stretched exponential decay mengindikasikan adanya proses trapping dan rekombinasi orde pertama yang tidak sederhana yang melibatkan multi trapping process termasuk transpor elektron di permukaan bulir kristal atau antarmuka. Peluruhan cepat ini juga terkait dengan relaksasi cacat permukaan struktural, dimana peluruhan cepat ini berkorelasi dengan kemunculan setengah lingkaran di daerah frekuensi rendah plot Nyquist penngukuran IMVS yang terkait migrasi atau perpindahan ion. Pada penelitian ini juga digunakan molekul pasifasi TFA untuk mengurangi efek cacat kristal yang terjadi selama pembuatan, penyimpanan maupun ketika sel beroperasi. Hasilnya menunjukkan bahwa sel dengan TFA 5% memiliki rapat trap paling sedikit dibanding sel lain. Selain itu, pengukuran efisiensi sel pada hari keempat setelah fabrikasi menunjukkan bahwa sel dengan TFA mempunyai stabilitas performa yang lebih baik dibandingkan sel tanpa TFA. Hasil ini menunjukkan bahwa molekul pasifasi TFA berpotensi menjadi salah satu kandidat molekul yang dapat digunakan untuk mengurangi efek keadaan cacat pada sel surya perovskit.