Solar sel merupakan solusi konkrit permasalahan energi yang. Solar cells termasuk energi bersih dan terbarukan yang seharusnya dapat menjadi salah satu sumber energi terbesar didunia. Namun demikian, masih banyak kekurangan solar cells, salah satunya efisiensi konversi energi yang masih belum maksimal mencapai limitnya. Sementara ini, solar cell berbasis bahan silicon menjadi pioneer teknologi solar cells memiliki fisiensi sekitar 25%, jauh dari nilai maksimal yang seharusnya diperlukan.
Banyak jenis solar cells deikambangkan saat ini, salah satu solar cells yang memiliki efisiensi tertinggi adalah solar cells berbasis Galium. Namun demikian, solar cells gallium sangat mahal, jauh diatas silicon solar cells. Beberapa jenis solar cells juga dikenal murah namun dengan efisiensi solar cells yang cukup tinggi, seperti solar cells bebasis tembaga, perovskite, dan polymer.
Mencari material baru yang dapat digunakan menjadi solar cells terus dilakukan oleh banyak peneliti. Salah satunya mengembangkan material besi atau Fe. Lebih spesifik lagi, besi atau Fe yang teroksidasi, seperti Fe2O3 dan Fe3O4 akan memiliki sifat semikonduktor yang dibutuhkan untuk menghasilkan proses fotoelektrik. Besi oksida terkenal dengan ketersediaannya yang sangat melimpah dan murah. Namun, aplikasi besi oksida pada teknologi solar cells sangat minim, sehingga dibutuhkan pengembangan yang sangat masif untuk dapat merealisasikan besi oksida menjadi bahan solar cells dengan performance yang baik.
Besi oksida terdiri dari element Fe dan O. Tergantung dari tingkat oksidasinya, dari rendah ke tinggi, besi oksida dapat dikategorikan menjadi FeO, Fe3O4 dan Fe2O3. Fe2O3 juga ditemukan memiliki banyak struktur, seperti γ-Fe2O3, α-Fe2O3, ε-Fe2O3, β-Fe2O3, ζ-Fe2O3, η-Fe2O3, θ-Fe2O3, and ι-Fe2O3. Hampir semua besi oksida memiliki sifat semiconductor, sehingga sangat berpotensi untuk menjadi solar cells. Seperti yang dilaporkan sebelumnya, besi oksida dapat menjadi solar cell jenis thin-film, DSSC, perovskite, dan polymer. Didalam konfigurasi solar cells tersebut, besi oksida dapat bertindak sebagai absorber, n-buffer atau photoanode, counter electrode, bahkan campuran electrolyte. Dari berbagai pengembangan yang dilakukan pada besi oksida dalam teknologi solar cells, maksimal efisiensi solar cells yang didapatkan selama ini adalah sebesar 17%, dimana besi oksida digunakan sebagai hole transport layer di perovskite solar cells.
Masih banyak sekali pengembangan yang bisa dilakukan agar efisiensi solar cells berbasis besi oksida dapat meningkat, seperti menggunakan doping, manipulasi struktur dan sifat dari besi oksida. Dari literatur sebelumnya, besi oksida dapat menghasilkan efisiensi solar cells yang cukup tinggi jika di kompositkan dengan graphene. Dengan strategi ini, kemudian campuran besi oksida dan graphene dapat digunakan sebagai photoanode yang cukup baik untuk solar cells bertipe DSSC. Untuk tipe thin film, struktur pemukaan yang baik akan menghasilkan efisiensi solar cells yang cukup baik, dan hal ini dapat diraih dengan membuat lapisan tipis besi oksida dengan minimal grain boundary dengan cara heat treatment, doping, bahkan strategi yang disebut grain passivation dengan penambahan lapisan.
Besi oksida berpotensial untuk dijadikan bahan dasar solar cells menggantikan beberapa bahan lain, seperti silicon yang saat ini ketersediaannya semakin meinipis. Besi oksida juga relative ramah lingkungan dan murah daripada jenis material solar cells yang lain. Hal ini menjadi titik cerah untuk mengembangkan solar cells sehingga didapatkan solar cells yang mampu benar-benar menjadi solusi permasalahan energi di dunia.
Penulis: Tahta Amrillah, Ph.D
Link Jurnal: https://scholar.unair.ac.id/en/publications/potential-of-iron-oxides-in-photovoltaic-technology/fingerprints/
