Seperti teknologi surya silikon tradisional, OSC mengubah energi matahari menjadi listrik yang dapat digunakan. Tetapi mereka jauh lebih fleksibel daripada fotovoltaik surya konvensional. OSC ringan dan fleksibel dan dapat dibuat semitransparan atau dalam berbagai warna. Kualitas ini memberi mereka aplikasi potensial untuk tekstil, kendaraan dan sel surya yang terintegrasi dengan bangunan, dan untuk menciptakan daya di area yang tidak memilikinya.

Aplikasi Unik

Sementara pendanaan dan penelitian tambahan diperlukan untuk membawa OSC ke pasar komersial, para ahli sepakat bahwa mereka akan memainkan peran penting di masa depan teknologi surya. Yang mengatakan, mereka tidak akan mengganti atau bersaing langsung dengan sel surya silikon. "Kita seharusnya tidak berharap untuk melihat bidang OSC yang luas, seperti yang menghasilkan daya gigawatt di ladang surya silikon," kata Seth Marder, profesor kimia di Georgia Tech. Solar silikon cocok untuk menyediakan tenaga surya skala besar, sementara OSC memiliki kekuatan unik lainnya yang memandu aplikasinya di dunia nyata. 

Dua fitur unik OSC adalah ketipisan dan fleksibilitasnya. Sementara sel surya silikon tipikal setebal rata-rata lebar rambut manusia, kebanyakan OSC kira-kira seribu kali lebih tipis. Karena ketipisan dan fleksibilitasnya, OSC dapat dibuat pada permukaan melengkung dan alas fleksibel. Misalnya, mereka dapat ditambal atau diintegrasikan ke dalam kain tenda, ransel, dan bahkan pakaian. Sebagian besar produk ini masih dalam pengembangan dan menempati ceruk pasar, tetapi mereka menunjukkan kreativitas inovatif yang disediakan OSC. Dengan teknologi OSC, kemungkinan di mana sel surya dapat digunakan telah sangat diperluas tidak hanya di atap rumah dan ladang tenaga surya.

OSC juga dapat dibuat transparan, semitransparan atau dalam berbagai warna. Akibatnya, ada banyak aplikasi potensial untuk penggunaan arsitektur. Misalnya, OSC transparan dapat diintegrasikan ke dalam jendela untuk menghasilkan energi dari sinar matahari yang dapat menghangatkan ruangan dan berkontribusi pada biaya penyejuk udara yang lebih tinggi. Franky So, profesor ilmu material dan teknik di North Carolina State University, menawarkan aplikasi lain: OSC dapat digunakan di sunroof untuk membantu menggerakkan kendaraan listrik dan hibrida.

Selain itu, investasi awal yang rendah dan kemungkinan biaya pengiriman produk yang rendah membuat teknologi OSC dapat diakses oleh masyarakat di negara berkembang yang tidak memiliki akses ke jaringan listrik dan sarana keuangan untuk membangunnya. OSC memiliki kemampuan unik untuk "membawa kekuatan di mana kekuatan tidak ada," jelas Malika Jeffries-EL, seorang profesor kimia di Universitas Boston. Dalam hal ini, teknologi OSC dapat menyediakan listrik penting dalam jumlah yang lebih kecil yang dibutuhkan untuk tugas-tugas seperti penerangan, pengisian daya ponsel, dan pendinginan obat-obatan dan vaksin.

Nilai jual lain dari OSC adalah bahwa mereka kurang intensif energi untuk diproduksi daripada sel surya silikon. Tungku yang sangat panas — di atas 1,500 °C (2,700 °F) — diperlukan untuk menghasilkan silikon dengan kemurnian tinggi untuk sel surya silikon. Sebagai perbandingan, OSC skala besar dapat diproduksi hanya dengan mencetak lapisan sel ke dalam backing dalam proses yang serupa dengan yang digunakan untuk mencetak koran. Karena proses ini mengkonsumsi lebih sedikit energi, OSC memiliki waktu pengembalian energi yang jauh lebih singkat daripada sel silikon. Dengan kata lain, OSC membutuhkan waktu yang lebih singkat untuk menghasilkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memproduksinya.

Cara Kerja

Sel surya organik pertama dikembangkan pada tahun 1958, tetapi baru pada tahun 2000-an OSC melihat peningkatan efisiensi yang signifikan. Teknologi OSC yang ditingkatkan ini muncul dari bidang dioda pemancar cahaya organik, umumnya dikenal sebagai OLED. Teknologi OLED digunakan untuk banyak layar televisi dan telepon di pasaran saat ini. Dalam layar OLED, lapisan molekul organik (molekul yang terutama terdiri dari atom karbon dan hidrogen) memancarkan cahaya ketika arus listrik diterapkan. OSC pada dasarnya bekerja dengan cara yang berlawanan - lapisan molekul organik menghasilkan arus listrik saat terkena cahaya.

Sel surya organik terdiri dari beberapa lapisan bahan, salah satunya adalah lapisan akseptor. Ketika sinar matahari mengenai sel, sebuah elektron dilepaskan dari lapisan molekul organik, dan tugas akseptor adalah meneruskan elektron itu ke elektroda. Proses ini menyebabkan penumpukan muatan, yang menghasilkan listrik.

Secara tradisional, akseptor yang paling umum digunakan di OSC adalah bahan berdasarkan fullerene — molekul yang terdiri dari 60 atom karbon yang bergabung bersama dalam struktur yang menyerupai bola sepak. Namun, dengan akseptor fullerene, efisiensi OSC dibatasi sekitar 10%. Dengan kata lain, hanya 10% sinar matahari yang mengenai sel surya diubah menjadi listrik. Oleh karena itu, para peneliti mulai mengeksplorasi jenis lapisan akseptor baru sebagai sarana untuk meningkatkan efisiensi OSC.

Terobosan yang memungkinkan OSC untuk mencapai efisiensi yang lebih tinggi adalah pengembangan akseptor non-fullerene (NFA). Dengan NFA, efisiensi OSC meningkat tajam — sampai% 18 hanya dalam beberapa tahun. Ini telah membawa OSC ke ujung bawah Efisiensi 18% hingga 22% dari rata-rata sel surya silikon yang tersedia secara komersial. Peningkatan efisiensi ini telah melampaui harapan banyak ahli, beberapa di antaranya mulai bekerja di lapangan ketika efisiensi OSC hanya berkisar 3%. “Jika 10 tahun yang lalu Anda memberi tahu saya bahwa kami akan memiliki sel surya organik dengan efisiensi 18%, saya akan tertawa,” kata Marder.  

Hambatan untuk Diatasi

Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum OSC dapat dipasarkan secara luas. Salah satu tantangan terbesar adalah pelarut yang digunakan dalam proses manufaktur. Sebagian besar OSC berkinerja terbaik dibuat menggunakan pelarut terklorinasi, yang menimbulkan bahaya kesehatan dan lingkungan. “Saat meningkatkan manufaktur OSC, Anda harus mempertimbangkan paparan orang-orang yang akan bekerja di pabrik manufaktur,” kata Bernard Kippelen, profesor teknik listrik dan komputer di Georgia Tech. Penelitian hingga saat ini sebagian besar berfokus pada perolehan efisiensi yang semakin tinggi, tetapi seperti yang dikatakan Kippelen, “kita membutuhkan pendekatan yang melampaui hanya satu angka.” Untuk membuat OSC menjadi teknologi yang layak, proses manufaktur harus dioptimalkan agar lebih aman dan lebih hemat biaya.

Hambatan lain untuk produksi massal OSC adalah perbedaan antara efisiensi sel individu yang diuji di bawah kondisi laboratorium yang ideal, dan efisiensi yang telah ditunjukkan untuk modul yang lebih besar. Sel individu dapat memiliki efisiensi tinggi, tetapi merakit beberapa sel menjadi modul, panel, atau susunan memerlukan sambungan listrik tambahan yang akan menurunkan efisiensi. Namun, seperti yang ditunjukkan Kippelen, perbedaan semacam ini diharapkan. “Dibutuhkan beberapa waktu sebelum peningkatan efisiensi sel tercermin dalam efisiensi modul yang berasal dari jalur manufaktur,” katanya. "Hal yang sama berlaku untuk sel surya silikon."

Pendanaan untuk penelitian OSC adalah masalah lain. Di Amerika Serikat, sebagian besar dana untuk penelitian sel surya berasal dari lembaga pemerintah, seperti Departemen Energi. Namun, menurut Kippelen “banyak sumber pendanaan yang mengering untuk melakukan penelitian tentang OSC,” karena munculnya kelas sel surya yang berkembang pesat yang disebut perovskites. “Ada banyak kegembiraan seputar penggunaan perovskit karena efisiensinya bahkan lebih tinggi daripada silikon dalam beberapa kasus,” kata Kippelen. Namun, meskipun pendanaan untuk OSC telah menurun di AS, China terus menjadi ujung tombak penelitian dan pengembangan OSC. “Jumlah pekerjaan [pada penelitian OSC] di Amerika Serikat adalah sebagian kecil dari jumlah pekerjaan di China,” kata Marder. “Orang-orang di China sangat bersemangat dalam hal ini.” 

Alasan untuk Optimisme

Konsumsi energi dunia di masa depan akan terus meningkat, terutama karena negara-negara berkembang menginginkan manfaat yang sama dari produksi energi berdasarkan permintaan yang dinikmati oleh negara-negara maju. Para peneliti seperti Marder, Kippelen, Jeffries-EL dan So mengatakan teknologi OSC memiliki potensi untuk memainkan peran yang unik dan penting dalam transisi global menuju energi terbarukan. Peningkatan efisiensi OSC baru-baru ini hingga 18% membuat banyak peneliti bekerja untuk memajukan teknologi ini, dan para ilmuwan sekarang mencari OSC tandem (yang menggunakan dua bahan berbeda yang menyerap panjang gelombang sinar matahari yang berbeda) untuk menangkap lebih banyak energi. Beberapa berharap bahwa pengembangan ini dapat meningkatkan efisiensi OSC lebih jauh — hingga 20%.

Kippelen menyerukan pandangan jangka panjang dari teknologi OSC. “Teknologi surya akan ada untuk waktu yang lama,” katanya, “dan saya benar-benar percaya OSC, seiring waktu, akan memantapkan dirinya sebagai teknologi yang sangat penting.”

Tentang Penulis

 Kellie Stellmach adalah seorang mahasiswa pascasarjana yang sedang mengejar gelar Ph.D. dalam kimia di Georgia Tech. Dia bersemangat mengembangkan bahan organik baru untuk mengatasi tantangan lingkungan dan keberlanjutan. Penelitiannya saat ini berfokus pada sintesis polimer suhu langit-langit rendah dengan aplikasi potensial sebagai bahan yang dapat didaur ulang.

Buku terkait

Drawdown: Rencana Komprehensif yang Paling Sering Diusulkan untuk Menghilangkan Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi ketakutan dan apati yang meluas, sebuah koalisi internasional para peneliti, profesional, dan ilmuwan telah berkumpul untuk menawarkan serangkaian solusi realistis dan berani untuk perubahan iklim. Seratus teknik dan praktik dijelaskan di sini — beberapa diketahui dengan baik; beberapa Anda mungkin belum pernah mendengarnya. Mulai dari energi bersih hingga mendidik anak perempuan di negara berpenghasilan rendah hingga praktik penggunaan lahan yang menarik karbon dari udara. Solusi yang ada, layak secara ekonomi, dan komunitas di seluruh dunia saat ini menerapkannya dengan keterampilan dan tekad. Tersedia di Amazon

Merancang Solusi Iklim: Panduan Kebijakan untuk Energi Karbon Rendah

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan dampak perubahan iklim yang sudah menimpa kita, kebutuhan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca global sangatlah mendesak. Ini tantangan yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menghadapinya ada saat ini. Seperangkat kecil kebijakan energi, yang dirancang dan diterapkan dengan baik, dapat membawa kita ke jalan menuju masa depan rendah karbon. Sistem energi itu besar dan kompleks, sehingga kebijakan energi harus fokus dan hemat biaya. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan menyelesaikan pekerjaan. Pembuat kebijakan membutuhkan sumber daya yang jelas dan komprehensif yang menguraikan kebijakan energi yang akan berdampak terbesar pada masa depan iklim kita, dan menjelaskan cara merancang kebijakan ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Semua Perubahan: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
In Ini Semua Perubahan Naomi Klein berpendapat bahwa perubahan iklim bukan hanya masalah lain yang harus diajukan antara pajak dan perawatan kesehatan. Ini adalah alarm yang memanggil kita untuk memperbaiki sistem ekonomi yang sudah gagal dalam banyak hal. Klein dengan cermat membangun kasus tentang seberapa besar pengurangan emisi rumah kaca kita adalah kesempatan terbaik kita untuk secara bersamaan mengurangi kesenjangan yang menganga, membayangkan kembali demokrasi kita yang rusak, dan membangun kembali ekonomi lokal kita yang hancur. Dia mengungkap keputusasaan ideologis dari penyangkal perubahan iklim, delusi mesianis dari calon geoengineer, dan kekalahan tragis dari terlalu banyak inisiatif hijau mainstream. Dan dia menunjukkan dengan tepat mengapa pasar tidak — dan tidak bisa — memperbaiki krisis iklim tetapi malah akan memperburuk keadaan, dengan metode ekstraksi yang semakin ekstrem dan merusak secara ekologis, disertai dengan kapitalisme bencana yang merajalela. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon digunakan untuk membiayai biaya membawa Anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa biaya dan tanpa pengiklan yang melacak kebiasaan browsing Anda. Sekalipun Anda mengeklik tautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa pun yang Anda beli dalam kunjungan yang sama di Amazon memberi kami komisi kecil. Tidak ada biaya tambahan untuk Anda, jadi silakan berkontribusi untuk upaya ini. Anda juga bisa menggunakan link ini untuk digunakan ke Amazon kapan saja sehingga Anda dapat membantu mendukung upaya kami.

 

Artikel ini awalnya muncul di Ensia