Sel surya tersensitisasi pewarna itu apa sih?

Pada akhir 1960-an ditemukan bahwa pewarna organik yang disinari dapat menghasilkan listrik pada elektrode oksida dalam sel elektrokimia. Dalam upaya untuk memahami dan mensimulasikan proses utama dalam fotosintesis, fenomena tersebut dipelajari di University of California di Berkeley dengan mengekstraksi klorofil dari bayam (pendekatan bio-mimetik atau bionik). Atas dasar percobaan seperti itu, pembangkit tenaga listrik melalui prinsip sel surya kepekaan zat warna (DSSC) ditunjukkan dan didiskusikan pada tahun 1972. Ketidakstabilan sel surya zat pewarna diidentifikasi sebagai tantangan utama. Selama dua dekade berikutnya, efisiensi dapat ditingkatkan dengan mengoptimalkan porositas elektrode yang dibuat dari bubuk oksida halus, tetapi ketidakstabilan tetap menjadi masalah.

DSSC modern terdiri dari lapisan berpori nanopartikel titanium dioksida, ditutupi dengan pewarna molekul yang menyerap sinar matahari, seperti klorofil dalam daun hijau. Titanium dioksida direndam dalam larutan elektrolit, yang di atasnya adalah katalis berbasis platinum. Seperti pada baterai alkalin konvensional, anoda (titanium dioksida) dan katode (platinum) ditempatkan di kedua sisi konduktor cair (elektrolit).

Sinar matahari melewati elektrode transparan ke lapisan pewarna kemudian membangkitkan elektron yang selanjutnya mengalir ke titanium dioksida. Elektron mengalir menuju elektrode transparan tempat elektron dikumpulkan untuk memberi daya pada beban. Setelah mengalir melalui sirkuit eksternal, elektron dimasukkan kembali ke dalam sel pada elektrode logam di bagian belakang, mengalir ke elektrolit. Elektrolit kemudian mengangkut elektron kembali ke molekul pewarna.

Sel surya tersensitisasi pewarna memisahkan dua fungsi yang dilakukan oleh silikon dalam desain sel tradisional. Biasanya silikon bertindak sebagai sumber fotoelektron, serta menyediakan medan listrik untuk memisahkan muatan dan menciptakan arus. Dalam sel surya tersensitisasi pewarna, sebagian besar semikonduktor digunakan semata-mata untuk transportasi muatan, fotoelektron disediakan dari pewarna fotosensitif terpisah. Pemisahan muatan terjadi pada permukaan antara pewarna, semikonduktor, dan elektrolit.

Molekul pewarna cukup kecil (berukuran nanometer), jadi untuk menangkap cahaya masuk dalam jumlah yang cukup, lapisan molekul pewarna harus dibuat cukup tebal, jauh lebih tebal daripada molekul itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, bahan nano digunakan sebagai perancah untuk menahan sejumlah besar molekul pewarna dalam matriks 3-D, meningkatkan jumlah molekul untuk area permukaan sel tertentu. Dalam desain yang ada, perancah ini disediakan oleh bahan semikonduktor, yang berfungsi ganda.