PERANAN LAPISAN-i TERHADAP EFISIENSI SEL SURYA p-i-n BERBASIS SILIKON AMORF TERHIDROGENASI (a-si:h) SUPRIANTO 1109201710 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
PENDAHULUAN LATAR BELAKANG Logam Al Lapisan n (a-si:h) Lapisan i (a-si:h) Lapisan p (a-si:h) ITO GLASS
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
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.
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
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
hubungan ketebalan lapisan-i dengan karakteristik I-V sel surya
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
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
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
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 20 70 2-270 5 530 30 2 20 50 - - 270 5 530 30 lapisan-i 3 20 70 - - 270 5 530 30 4 lapisan-n 20 70-3 270 5 530 30
Fabrikasi Sel Surya METODOLOGI PENELITIAN
Fabrikasi Sel Surya METODOLOGI PENELITIAN
METODOLOGI PENELITIAN Karakteristik I-V V A V m V oc
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
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) 1 20 50 315 1,75 2 20 70 300 1,67
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 ) 1 50 1,75 3,63 x 10-8 4,33 x 10-4 1,19 x 10 4 2 70 1,67 3,8 x 10-9 5,87 x 10-5 1,53 x 10 4
Struktur permukaan sel surya p-i-n Hasil dan Pembahasan
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
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
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%.
TERIMAKASIH