Kemajuan Riset Material Sel Surya Berkat Persamaan Matematis Terbaru

Netsains.com – Suatu terobosan terbaru dilakukan oleh para ilmuwan dari University of Michigan yang mengembangkan suatu persamaan matematis untuk mengembangkan sel surya berbasis material organik. Mereka mengembangkan persamaan tersebut dari persamaan Shockley untuk dioda ideal yang juga berlaku untuk semikonduktor anorganik.
Persamaan Shockley merupakan persamaan yang dikembangkan oleh William Bradford Shockley – yang juga merupakan penemu transistor – pada tahun 1949. Persamaan ini berupa persamaan eksponensial yang menghubungkan arus listrik dan tegangan pada suatu dioda atau semikonduktor anorganik, silikon misalnya.

Modifikasi yang dilakukan oleh tim ini terhadap persamaan Shockley menghasilkan persamaan yang dapat diterapkan pada semikonduktor organik, misalnya senyawa berkarbon banyak. Senyawa organik yang dapat dijadikan sel surya bukan berasal dari sumber biologis, tetapi melalui sintesis laboratorium sehingga menyerupai senyawa alaminya. Setelah mensintesis senyawa organik tersebut, mereka membuat pemodelan energi foton yang diterima terhadap arus dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh senyawa organik tersebut dengan menggunakan komputer. Pemodelan ini akhirnya menghasilkan suatu persamaan matematis baru hasil modifikasi persamaan Shockley yang dapat diterapkan pada semikonduktor organik. Hasil studi mereka telah dipublikasikan di jurnal Physical Review B.

Perkembangan riset material sel surya berbasis semikonduktor organik ini merupakan tantangan bagi para ilmuwan. Semikonduktor organik dapat digunakan sebagai sel surya namun dengan mekanisme yang lebih sulit dipahami dibanding sel surya berbasis semikonduktor anorganik. Semikondoktor organik juga memiliki efisiensi konversi energi yang cukup tinggi dan berpotensi digunakan pada tampilan OLED (organic ligth-emitting diode).

Persamaan Shockley yang termodifikasi ini dapat menganalisis arus maupun tegangan listrik yang dihasilkan oleh senyawa organik tertentu sehingga dapat menghasilkan terobosan baru berupa sel surya berbasis semikonduktor organik dengan efisiensi tinggi. Meskipun semikonduktor organik telah ditemukan sejak 70 hingga 80 tahun lampau, tetapi aplikasinya masih sangat sedikit. Penelitian ini diharapkan dapat membawa semikonduktor organik ke ranah aplikatif, terutama dalam pembuatan sel surya.