PCBM adalah salah satu bahan penerima elektron yang umum digunakan pada perangkat fotovoltaik organik. Penggunannya sering berada dalam sel surya organik, layar OLED, dan elektronik karena bahannya semikonduktor.
Bahan semikonduktor memiliki konduktivitas listrik yang ada di antara isolator dan konduktor listrik dengan 4 elektron valensi. PCBM dapat dikatakan bahan semikonduktor karena memiliki pita energi sekitar 1,5 eV.
Apa itu PCBM?
PCBM adalah singkatan dari Phenyl-C61-butyric acid methyl ester, yaitu turunan fullerene dari buckyball C60 yang pertama kali disintesis pada tahun 1990-an.
Penggunaan PCBM sering dipakai dalam sel surya organik, layar OLED, dan elektronik fleksibel karena merupakan bahan semikonduktor.
Struktur molekul PCBM terdiri dari gugus fenil yang terikat pada fullerene C16. Gugus fenil ini nantinya memberi PCBM sifat-sifat optik dan elektronik untuk menyerap cahaya dan menaikkan konduktivitas listrik.
Informasi umum perihal PCBM
PCBM adalah salah satu bahan penerima elektron yang umum digunakan pada perangkat fotovoltaik organik.
Kemampuan kelarutan PCBM memungkinkan untuk dilarutkan dalam pelarut umum untuk polimer doner, sehingga memunginkan penegcoran polimer dan fullerene secara bersamaan. Hasilnya mampu melakukan pembentukan heterojungsi massal yang efisien.
PCBM memungkinkan transfer muatan dan disosoasi eksiton yang efisien dan memiliki mobilitas elektron yang tinggi ketika digunakan dalam perangkat polimer donor. Dengan kemurnian mencapai 99%, PCBM direkomendasikan untuk penggunaan OPV, serta kemurnian 99,5% untuk aplikasi OFET yang membutuhkan kristalisasi dan mobilitas tinggi.
PCBM sebagai Semikonduktor
PCBM adalah bahan semikonduktor karena memiliki pita energi yang lebar, yaitu sekitar 1,5 eV. Pita energi yang lebar ini memungkinkan PCBM untuk menyerap cahaya dalam rentang panjang gelombang tampak dan ultraviolet. Ketika PCBM menyerap cahaya, elektron tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi. Elektron dan hole yang terbentuk ini kemudian dapat mengalir melalui bahan PCBM, menghasilkan arus listrik.
Selain itu, PCBM juga memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, yaitu sekitar 10^-3 S/cm. Konduktivitas listrik yang tinggi ini diperlukan untuk menghasilkan arus listrik yang cukup untuk aplikasi optoelektronik.
Berikut adalah penjelasan lebih rinci tentang mengapa PCBM adalah semikonduktor:
1. Pita Energi
Pita energi adalah daerah di mana elektron dapat berada. Terdapat dua pita energi dalam bahan semikonduktor, yaitu pita valensi dan pita konduksi. Elektron dalam pita valensi tidak memiliki energi yang cukup untuk bergerak melalui bahan.
PCBM memiliki pita energi yang lebar, yaitu sekitar 1,5 eV. Pita energi yang lebar ini memungkinkan PCBM untuk menyerap cahaya dalam rentang panjang gelombang tampak dan ultraviolet.
Ketika PCBM menyerap cahaya, elektron tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi. Elektron dan hole yang terbentuk ini kemudian dapat mengalir melalui bahan PCBM, menghasilkan arus listrik.
2. Konduktivitas listrik
Konduktivitas listrik adalah ukuran seberapa mudah arus listrik mengalir melalui bahan. Bahan dengan konduktivitas listrik yang tinggi memungkinkan arus listrik mengalir dengan mudah.
PCBM memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, yaitu sekitar 10^-3 S/cm. Konduktivitas listrik yang tinggi ini diperlukan untuk menghasilkan arus listrik yang cukup untuk aplikasi optoelektronik.
Aplikasi PCBM
Berikut adalah beberapa contoh kelebihan PCBM dalam aplikasi tertentu:
1. Sel Surya Organik
PCBM adalah salah satu bahan penyerap cahaya yang paling umum digunakan dalam sel surya organik. Sel surya organik berbasis PCBM telah menunjukkan efisiensi konversi daya yang tinggi, yaitu hingga 18%.
2. Layar OLED
PCBM juga digunakan sebagai bahan emitor dalam layar OLED. Layar OLED berbasis PCBM memiliki kualitas gambar yang tinggi dan konsumsi daya yang rendah.
3. Elektronik Fleksibel
PCBM juga digunakan dalam elektronik fleksibel, seperti panel surya fleksibel dan layar OLED fleksibel. Elektronik fleksibel berbasis PCBM memiliki keunggulan seperti fleksibilitas, transparansi, dan ketahanan terhadap degradasi.
Kelebihan PCBM
PCBM memiliki beberapa kelebihan yang membuatnya ideal untuk aplikasi OPV, antara lain:
1. Kemampuan Menyerap Cahaya yang Tinggi
PCBM memiliki kemampuan menyerap cahaya yang tinggi dalam rentang panjang gelombang tampak dan ultraviolet. Kemampuan ini membuat PCBM dapat menyerap lebih banyak energi cahaya, yang dapat meningkatkan efisiensi konversi daya sel surya organik.
2. Konduktivitas Listrik yang Tinggi
PCBM memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, yang diperlukan untuk menghasilkan arus listrik yang cukup untuk aplikasi OPV.
3. Stabilitas yang Baik terhadap Degradasi
PCBM memiliki stabilitas yang baik terhadap degradasi, yang penting untuk aplikasi jangka panjang.
4. Kompatibilitas yang Baik dengan Bahan-Bahan Organik Lainnya
PCBM memiliki kompatibilitas yang baik dengan bahan-bahan organik lainnya, yang memudahkan untuk diformulasikan dengan bahan-bahan lain untuk aplikasi OPV.
5. Harga yang Relatif Murah
PCBM dapat diproduksi secara massal dengan biaya yang relatif murah, sehingga menjadikannya bahan semikonduktor yang menarik untuk aplikasi komersial.
PCBM pada Solar Cell
Dalam sel surya organik, PCBM biasanya digunakan sebagai lapisan penyerap cahaya yang dilapiskan pada lapisan donor. Lapisan donor adalah bahan semikonduktor yang memiliki pita valensi lebih rendah daripada PCBM.
Ketika PCBM menyerap cahaya, elektron tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi. Elektron yang tereksitasi ini kemudian mengalir ke lapisan donor, di mana mereka bergabung dengan hole dari lapisan donor. Perpindahan elektron dan hole ini menghasilkan arus listrik.
Efisiensi konversi daya sel surya organik yang menggunakan PCBM sebagai bahan penyerap cahaya telah meningkat secara signifikan dalam beberapa tahun terakhir. Efisiensi konversi daya sel surya organik berbasis PCBM saat ini telah mencapai hingga 18%.
Dapatkan PCBM Berkualitas di AMI Scientific!
PCBM merupakan bahan penting dalam pengembangan sel surya organik. Kelebihan-kelebihan PCBM membuatnya menjadi bahan semikonduktor yang ideal untuk aplikasi OPV. Dapatkan PCBM berkualitas untuk Anda melalui tautan ini!
Comments