PERANAN LAPISAN-i TERHADAP EFISIENSI SEL SURYA p-i-n BERBASIS SILIKON AMORF TERHIDROGENASI (a-si:h)

Transkripsi

1 PERANAN LAPISAN-i TERHADAP EFISIENSI SEL SURYA p-i-n BERBASIS SILIKON AMORF TERHIDROGENASI (a-si:h) SUPRIANTO DOSEN PEMBIMBING Prof. Dr. DARMINTO, M.Sc PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN MATERIAL JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011

2 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Logam Al Lapisan n (a-si:h) Lapisan i (a-si:h) Lapisan p (a-si:h) ITO GLASS

3 PENDAHULUAN RUMUSAN MASALAH Bagaimana peranan lapisan-i terhadap efisiensi sel surya p-i-n berbasis a-si:h. TUJUAN Fabrikasi Sel Surya p-i-n berbasis Silikon Amorf Terhidrogenasi Mengetahui Peranan lapisan-i Terhadap Efisiensi Sel Surya p-i-n Berbasis Silikon Amorf Terhidrogenasi

4 PENDAHULUAN BATASAN MASALAH Deposisi lapisan a-si:h tipe p, tipe-i dan tipe n dilakukan menggunakan sistem RF- PECVD 13,56 MHz di atas substrat glass corning Eagle XG berukuran 10 x 10 cm 2 dengan ketebalan 1,1 mm. Sedangkan deposisi sel surya p-i-n berbasis a-si:h dilakukan di atas substrat glass ITO berukuran 10 x 10 cm 2 dengan ketebalan 1,1 mm.

5 Kajian Pustaka elektron Kelebihan dan Kekurangan Sel Surya amorf Kelebihan Optical bandgap a-si:h ~1,8 ev Cahaya matahari p a-si:h lubang i a-si:h n a-si:h Koefisien absorbsi cahaya tampak a-si:h (~10 6 cm -1 ). Temperatur penumbuhannya rendah, yaitu 150ºC-270ºC. Kekurangan Memilki struktur kurang baik, dan efisiensi konversinya lebih rendah dibanding c-si

6 Kajian Pustaka Lapisan-i yang terlalu tebal dapat menyebabkan: Semakin efisien cahaya yang diserap Menurunkan Fill factor Lapisan-i yang terlalu tipis dapat menyebabkan: Semakin berkurang cahaya yang diserap Meningkatkan Fill Factor Arus hubungan pendek I SC berkurang

7 hubungan ketebalan lapisan-i dengan karakteristik I-V sel surya

8 P = 530 mtorr METODOLOGI PENELITIAN SiH 4 20 sccm H 2 70 sccm Lapisan tipe-p B 2 H 6 2 sccm Tebal lapisan P = 530 mtorr SiH 4 20 sccm Lapisan tipe-i Variable aliran H 2 yang diubah Konduktivitas P = 530 mtorr SiH 4 20 sccm H 2 70 sccm Lapisan tipe-n PH 3 3 sccm Metodologi pengaturan parameter pembuatan lapisan tipe-p, tipe-i dan tipe-n

9 PL3 T = 270 C P = 530 mtorr t = 20 menit PL3 METODOLOGI PENELITIAN Tipe-p T = 270 C P = 530 mtorr t = 30 menit PL3 Substrat dipindahkan ke ITZ T = 270 C P = 530 mtorr t = 30 menit dummy PL3 Tipe-i Substrat dimasukkan Tipe-n Substrat dikeluarkan evaporator Sel Surya p-i-n T = 270 C P = 530 mtorr t = 30 menit Diagram Fabrikasi Sel Surya p-i-n Sel surya p-i-n Karakteristik I-V -Effisiensi -Fill Factor -Struktur permukaan dan ketebalan

10 METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan Kaca ITO (100 x 100 x 1,1 mm 3 ) Corning Glass Eagle XG (100 x 100 x 1,1) mm 3 Alkohol (Ethanol C 2 H 5 OH 96%) Sistem Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) Perangkat Nanocalc 2000 dan software Perangkat 4 point probe Kawat Tungsten Aluminium evaporator

11 METODOLOGI PENELITIAN optimasi parameter deposisi lapisan p-i-n a-si:h No Tipe Laju Laju Laju Laju Suhu Daya Tekanan Waktu lapisan (SiH 4 ) (H 2 ) (B 2 H 6 ) (PH 3 ) Substrat RF deposisi deposisi (sccm) (sccm) (sccm) (sccm) (ºC) (watt) (mtorr) (menit) 1 lapisan-p lapisan-i lapisan-n

12 Fabrikasi Sel Surya METODOLOGI PENELITIAN

13 Fabrikasi Sel Surya METODOLOGI PENELITIAN

14 METODOLOGI PENELITIAN Karakteristik I-V V A V m V oc

15 Karakterisasi lapisan tipe-p, tipe-i, dan tipe-n Hasil dan Pembahasan Lapisan tipe-p Ketebalan pada lapisan-p yang dideposisi di dalam PECVD selama 30 menit sebesar 315 nm dan laju deposisi sebesar 1,75 Å/s serta konduktivitas terang dan gelap yang masing-masing sebesar 4,0 x 10-3 dan 3,5 x 10-3 S/cm. Lapisan tipe-n Ketebalan pada lapisan-n yang dideposisi di dalam PECVD selama 30 menit sebesar 318 nm dan laju deposisi sebesar 1,77 Å/s serta konduktivitas terang dan gelap yang masing-masing sebesar 3,55 x 10-2 dan 2,37 x 10-2 S/cm

16 Karakterisasi lapisan tipe-p, tipe-i, dan tipe-n Hasil dan Pembahasan Ketebalan dan laju deposisi lapisan-i Sampel SiH 4 (sccm) H 2 Ketebalan Laju deposisi (sccm) (nm) (Å/s) , ,67

17 Karakterisasi lapisan tipe-p, tipe-i, dan tipe-n Hasil dan Pembahasan Konduktivitas gelap dan konduktivitas terang sampel a-si:h tipe-i Sampel Laju H 2 (sccm) Laju deposisi (Å/s) σ d (S/cm) σ ph (S/cm) Fotorespon (σ ph / σ d ) ,75 3,63 x ,33 x ,19 x ,67 3,8 x ,87 x ,53 x 10 4

18 Struktur permukaan sel surya p-i-n Hasil dan Pembahasan

19 Karakteristik I-V sel surya Hasil dan Pembahasan I SC = 1,6 ma/cm 2 V OC = 0,454 volt η = 1,18% I SC = 2,71 ma/cm 2 V OC = 0,568 volt η = 2,7% Grafik karakteristik sel surya a-si:h pada luas 1 cm 2 dengan laju Hidrogen 50 sccm Grafik karakteristik sel surya a-si:h pada luas 1 cm 2 dengan laju Hidrogen 70 sccm

20 Karakteristik I-V sel surya Hasil dan Pembahasan I SC = 6,58 ma/cm 2 V OC = 0,449 volt η = 5,31% Grafik karakteristik sel surya a-si:h pada luas 0,25 cm 2 dengan laju Hidrogen 70 sccm

21 KESIMPULAN Telah berhasil difabrikasi sel surya p-i-n berbasis silikon amorf Lapisan tipis a-si:h telah diaplikasikan sebagai lapisan-i sel surya p- i-n silikon amorf dengan variasi laju Hidrogen 50 sccm dan 70 sccm dengan ketebalan masing-masing sebesar 3150Å dan 3000 Å, sedangkan ketebalan lapisan-p dan lapisan-n dibuat konstan yaitu sebesar 3150Å dan 3180Å. Di bawah penyinaran dengan intensitas 24,7 mwatt/cm 2 pada luasan 1 cm 2 di dapatkan nilai karakteristik sel surya p-i-n terbaik pada ketebalan sebesar 3000Å dengan I SC dan V OC masing-masing sebesar 2,71 ma/cm 2 dan 0,568 volt, dengan effisiensi sebesar 2,7 %. Nilai Optimum karakteristik I-V sel surya p-i-n berbasis silikon amorf terhidrogenasi diperoleh pada luas 0,25 cm 2 dengan nilai I SC dan V OC masing-masing 6,58 ma/cm 2 dan 0,449 volt dengan effisiensi 5,31%.

22 TERIMAKASIH