Telset.id – Bayangkan jika panel surya masa depan bisa dicetak seperti tinta, fleksibel, dan memiliki efisiensi yang setara dengan silikon—tapi dengan biaya produksi yang jauh lebih murah. Itulah janji teknologi quantum dot (titik kuantum) yang kini mulai menemukan bentuk nyata berkat terobosan terbaru dari para ilmuwan di Soochow University, China.
Selama bertahun-tahun, sel surya berbasis colloidal quantum dots (CQDs) dianggap sebagai alternatif potensial pengganti panel surya konvensional. Partikel semikonduktor berukuran nano ini menawarkan keunggulan seperti celah pita (bandgap) yang bisa disesuaikan dan kemudahan produksi berbasis larutan. Namun, dua masalah besar menghalangi komersialisasi: efisiensi yang masih rendah dan biaya fabrikasi yang tinggi.
Masalah Klasik Quantum Dot: Mahal dan Rumit
Proses konvensional untuk membuat film CQD konduktif melibatkan dua tahap rumit: sintesis partikel dengan ligan isolator panjang (menggunakan teknik hot injection) dan pertukaran ligan menjadi rantai pendek untuk meningkatkan konduktivitas. “Metode ini tidak hanya mahal, tapi juga rentan menghasilkan film dengan cacat morfologi,” jelas Zeke Liu, salah satu peneliti dalam studi terbaru yang dipublikasikan di Nature Energy.
Biaya lapisan aktif CQD bisa mencapai $0.84/Wp—jauh di atas ambang batas kelayakan komersial. Belum lagi, modul surya CQD berukuran besar (di atas 10 cm²) sebelumnya hanya mampu mencapai efisiensi 1%, jauh di bawah rekor 12% untuk perangkat skala laboratorium.
Terobosan Teknik Rekayasa Tinta
Tim peneliti multinasional ini mengusulkan pendekatan revolusioner: sintesis langsung (direct synthesis) CQD dalam pelarut polar dengan ligan ionik. “Dengan menghilangkan tahap pertukaran ligan, kami mengurangi kompleksitas dan biaya produksi secara signifikan,” ungkap Guozheng Shi, penulis utama studi.
Kunci keberhasilan terletak pada solution chemistry engineering (SCE)—strategi untuk mengontrol konfigurasi ionik dalam tinta. Hasilnya adalah tinta CQD yang stabil dengan cacat minimal, siap dicetak menjadi film konduktif dalam satu langkah. Biaya produksi pun terjun bebas menjadi di bawah $0.06/Wp.
Rekor Baru untuk Modul Surya CQD
Pendekatan ini membuahkan hasil spektakuler: modul surya CQD berukuran besar pertama di dunia dengan efisiensi bersertifikasi melebihi 10%. Untuk perangkat skala kecil, tim bahkan mencatat rekor efisiensi 13.4%—angka tertinggi yang pernah dicapai teknologi CQD.
Fleksibilitas material ini juga terbukti ketika tim berhasil mencetak film CQD pada substrat PET (polyethylene terephthalate), membuka jalan bagi aplikasi elektronik fleksibel masa depan. “Ini bukan hanya tentang sel surya,” tambah Liu. “Teknologi ini bisa diterapkan untuk sensor inframerah hingga komponen eksplorasi ruang angkasa.”
Ke depan, para peneliti berencana menyempurnakan formulasi tinta untuk mencapai efisiensi lebih tinggi sekaligus mengeksplorasi material quantum dot bebas timbal (low-toxicity). Dengan biaya produksi yang terus menurun dan performa yang kian kompetitif, mimpi tentang panel surya cetak mungkin akan segera menjadi kenyataan.
