Karakterisasi Dan Optimasi Efisiensi Sel Surya Bst/Cuo Tergandeng Kristal Fotonik

Abstract

Sel surya merupakan salah satu teknologi yang dikembangkan umat manusia untuk mengatasi kelangkaan sumber daya energi tak terbarukan. Kendala utama pengembangan sel surya khusunya di negara berkembang seperti Indonesia adalah biaya pembuatan dan komponen yang sangat mahal dibandingkan efisiensi operasional (persentase konversi energi matahari). Pembuatan sel surya dapat juga melalui bahan feroelektrik yaitu BST. BST memiliki sifat opto-elektronik (peka cahaya) dan secara teoritis memiliki efsiensi sebesar 6%. Tembaga oksida (CuO) merupakan material yang banyak diaplikasikan sebagai sel surya fotovoltaik. Semikonduktor CuO memiliki serapan optik yang tinggi pada cahaya tampak, tidak beracun, dan di fabrikasi dengan biaya rendah. Kristal fotonik mampu meningkatkan efisiensi film tipis BST. Kombinasi BST, CuO, dan kristal fotonik diharapkan mampu menjadi sel surya jenis baru. Film tipis BST diberikan perlakuan variasi dopant yaitu litium dan tembaga dan persentase jumlah dopant (1%, 3%, dan 5%) untuk meningkatkan sifat optik dan struktur BST. Film tipis CuO diberikan perlakuan variasi suhu annealing (350 °C, 450 °C, 550 °C) dan ketebalan lapisan (satu lapisan, dua lapisan, dan tiga lapisan) untuk meningkatkan sifat optik dan struktur CuO. Karakterisasi struktur film tipis BST dan CuO bertujuan untuk mengetahui mempelajari tingkat kekristalan bahan yang dibuat. Karakterisasi optik bertujuan untuk mengetahui dan mempelajari sifat optik yang merupakan faktor utama kualitas sel surya. Pengujian fotovoltaik bertujuan mendapatkan karakteristik fotovoltaik terutama efisiensi. Peningkatan efisiensi sel surya menggunakan kristal fotonik. Film tipis BST dan CuO telah berhasil dibuat dengan metode sol-gel dan teknik spin-coating. Karakterisasi optik memperlihatkan film tipis BST, BLST, dan BCST memiliki absorbansi daerah cahaya tampak dan mengalami penurunan energi gap seiring dengan bertambahnya jumlah dopant. Karakterisasi optik CuO menunjukkan film tipis CuO mengalami penurunan energi gap ketika suhu annealing ditingkatkan. Film tipis CuO pada suhu annealing 550 °C dan energi gap 1.98 eV digunakan untuk sel surya. Data fotokonduktivitas menunjukkan bahwa semua sel surya peka terhadap intensitas cahaya. Konduktivitas tertinggi yaitu adalah BLST 5% sebesar 9,1 x 10-7 S/cm dan BCST 3% sebesar 28,5 x 10-7 S/cm. Karakteristik fotovoltaik memperlihatkan efisiensi terbesar pada BST/CuO yaitu 0,009% dan adanya peningkatan arus pada pada semua sel surya. Sel surya BLST/CuO memiliki peningkatan efisiensi terbaik sebesar 57.82% karena bersesuaian dengan panjang gelombang PPB kristal fotonik.