Berangkat dari kemungkinan tersebut, pengembangan sel surya menjadi topik penelitian dan dibahas oleh Prof. Rachmat Hidayat, S.Si., M.Eng., Ph.D. dalam orasi ilmiahnya yang berjudul “Eksplorasi Material Maju dan Kinetika Transpor Pembawa Muatan Untuk Pengembangan Sel Surya Generasi Baru”.

Orasi tersebut disampaikan dalam Forum Guru Besar Institut Teknologi Bandung (FGB ITB), Sabtu (21/9/2024) di Aula Barat, ITB Kampus Ganesha.

Prof. Rachmat pernah menjabat sebagai Ketua Program Magister dan Doktor FMIPA ITB tahun 2019-2021. Beliau aktif melakukan penelitian di bidang material optik dan fotonik, instrumentasi optik, dan penyimpan energi. Dari sisi publikasi, Prof. Rachmat telah mempublikasikan 64 artikel pada jurnal internasional bereputasi dan 54 artikel pada prosiding konferensi internasional. Selain itu, beliau pernah mendapatkan beberapa penghargaan, salah satunya Penghargaan Bidang Karya Inovasi ITB 2021.

Dalam perkembangannya hingga saat ini, sel surya dapat dibagi menjadi tiga generasi, yaitu generasi pertama berupa sel surya yang dibangun dari wafer kristal silikon, generasi kedua yang dibangun dari bahan semikonduktor anorganik, dan generasi ketiga yang dibangun dengan menggunakan bahan organik atau hibrid organik-anorganik.

“Berdasarkan efisiensi konversi energi, sel surya generasi pertama masih unggul dibandingkan dengan generasi lainnya. Meskipun demikian, besarnya energi dan biaya yang digunakan dalam produksi sel surya silikon inilah yang masih menjadi salah satu alasan pengembangan sel surya jenis lainnya tetap berlanjut,” kata Prof. Rachmat.

Penelitian yang dilakukan Prof. Rachmat berfokus pada pengembangan sel surya generasi ketiga, khususnya untuk tipe sel surya polimer, sel surya tersensitisasi pewarna (DSSC), dan sel surya perovskit. “Meskipun secara umum ketiga sel itu memiliki karakteristik sel seperti sel surya silikon, tetapi ada perbedaan-perbedaan yang mendasar. Perbedaan tersebut terkait dengan proses optik dan elektronik yang terjadi pada bahan aktif, mulai dari proses penyerapan cahaya hingga ekstraksi pembawa muatan keluar dari sel,” ujarnya.

Prof. Rachmat mengatakan bahwa ketiga sel surya tersebut memiliki banyak material aktif, yang menjadi bagian dari perkembangan material maju. Berdasarkan hasil penelitian, susunan molekul, polimer, dan nanokristal serta morfologi lapisannya pada skala nanometer dapat mempengaruhi secara signifikan kinetika transpor pembawa muatannya. Struktur sel suryanya pun harus didesain dengan mempertimbangkan kinetika transpor pembawa muatan dalam orde beberapa ratus nanometer.

Adapun kontribusi penelitian Prof. Rachmat dan tim terhadap perkembangan ketiga sel surya tersebut adalah sebagai berikut:

1. Sel surya polimer: memberikan pemahaman akan efek krusial dari rekombinasi rugi di lapisan ETL dan cara mengatasinya, khususnya yang terbuat dari lapisan ZnO;

2. Sel surya DSSC: mengembangkan elektrolit gel polimer untuk dipakai pada DSSC semi-padat dan memberikan pemahaman atas penyebab yang membatasi performanya;

3. Sel surya perovskit: ikut membangun pemahaman bagaimana sifat semi konduktor bisa muncul dalam perovskit halida, baik melalui studi komputasi dan eksperimen.

“Melalui pengembangan material maju, komputasi struktur elektronik, dan teknik karakterisasi dengan pemahaman konsep-konsep Fisika secara fundamental bisa menjadi upaya untuk memberikan sedikit kontribusi pada perkembangan sains dan teknologi sel surya generasi baru,” ucapnya.

Reporter: Erika Winfellina Sibarani (Matematika, 2021)