Hasil dari pengukuran karakterisasi optik difraktogram XRD yang dianalisis menggunakan program Match 2 dengan database ICDD diperoleh puncak utama arah kristal CZTS adalah (112) dengan struktur kristal kesterit, yang menunjukkan bahwa material lapisan tipis yang didapatkan sesuai dengan harapan. Film CZTS yang dibuat juga mengandung fase sekunder yang terdiri dari Cu2S, ZnS, dan SnS. Hal ini di dukung dengan data hasil analisis menggunakan AAS, SEM, dan EDX. Film tipis CZTS yang dihasilkan memiliki ketebalan dari 1.039-1.676 µm, energi band gap CZTS dengan perlakuan annealing tanur berkisar 1.50-1.52 eV sedangkan dengan perlakuan annealing menggunakan piring pemanas tidak dapat diketahui. Dengan nilai tersebut menunjukkan bahwa film CZTS dapat digunakan sebagai absorben sinar matahari pada sel surya. Pembentukan film kristal CZTS penelitian ini efektif dilakukan pada proses annealing menggunakan tanur dengan suhu 500 ºC dengan waktu deposisi 45 menit.
Saran
Hasil yang didapat dari penelitian ini adalah material semikonduktor penjerap foton dari sinar matahari untuk aplikasi sel surya. Akan tetapi, material yang dihasilkan masih terdiri dari single junction sehingga perlu dibuat multijunction agar radiasi foton matahari yang terserap lebih banyak. Selain itu, persentase material fase primer yaitu CZTS yang dihasilkan tergolong sedikit dibandingkan dengan fase sekundernya. Oleh karena itu, perlu dilakukan optimasi suhu dan waktu saat proses annealing serta dilakukan perhitungan ukuran kristal material yang dihasilkan.
.
DAFTAR PUSTAKA
[BNEF] Bloomberg New Energy Finance. 2012. Global Trends in Renewable Energy Investment 2012. Jerman (DE): Frankfurt School-UNEP Collaborating Centre.
Byrne J, Lado K, Manu V, Ashok K, Jung M, Xilin Z, Jun T, dan Wilson R. 2010. World Solar Energy Review: Technology, Markets, and Policies. Jerman (DE): Center for Energy and Envcironmental Policy.
Harvey D. 2010. Modern Analiyitical Chemistry. Amerika Serikat (US): McGraw-Hill.
Hsuan KW. 2009. The study of Cu2ZnSnS4 thin film formation using Zn and Cu2SnSe3 bi layers [tesis]. Taiwan (TW): National Cheng Kung University. Katagiri H. 2005. Cu2ZnSnS4 thin film solar cells. Thin Solid Films 480: 426-432.
15 Khare A. 2012. Synthesis and characterization of copper zinc tin sulfide (CZTS) nanoparticles and thin films [disertasi]. Amerika Serikat (US): University of Minnesota.
Lin X, Kavalakkatt J, Kornhuber K, Levcenko S, Martha Ch, Steiner L, Ennaoui A. 2012. Structural and optical properties of Cu2ZnSnS4 thin film absorbers from ZnS and Cu3SnS4 nanoparticle precursors. Thin Solid Films: 1-4. doi: 10.1016/2012.10.034
Markvart T dan Luis C. 2008. Practical Handbook Photovoltaics: Fundamentals and Applications. Amerika Serikat (US): Elsevier Science.
Mitzi D. 2009. Solution Processing of Inorganic Materials. Amerika Serikat (US): Wiley.
Pawar BS, Pawar SM, Gurav KV, Shin SW, Lee JY, Kolekar SS, dan Kim JH. 2011. Effect of annealing atmosphere on the properties of electrochemically deposited Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films. Renewable Energy: 1-5. doi: 10.5402/2011/934575.
Pawar SM, Pawar BS, Moholkar AV, Choi DS, Yun JH, Moon JH, Kolekar SS, Kim JH. 2010. Single step electrosynthesis of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films for solar cell application. Electrochimica Acta 55: 4057-4061. doi: 10.0013/2010/4686.
Pawar SM, Pawar BS, Gurav KV, Bae DW, Kwon SH, Kolekar SS, and Kim JH. 2012. Fabrication of Cu2ZnSnS4 thin film solar cell using single step electrodeposition method. Japanese Journal of Appl Phys 51: 1-4. doi: 10.1143/JJAP.51.10NC27.
Poortmans J dan Vladimir A. 2007. Thin Film Solar Cells Fabrication, Characterization, and Application. Amerika Serikat (US): Wiley.
Raghu N dan Kim JY. 2012. C-Zn-Sn-S thin films from electrodeposited metallic precursor layers. Open Surface Sci: 19-24. doi: 1876.5319/12.
Reith P dan Gerben H. 2012. Investigating electrodeposition to grow CATS thin film for solar cell applicatipons [disertasi]. Amerika Serikat (US): University of Minnesota.
Semishin V. 1968. Laboratory Exercises in General Chemistry. Moskow: Forgotten.
Todorov T, Wang K,Gunawan O, Shin B, Chey SJ, Bojarczuk NA, Mitzi D, Guhaa S. 2010. Thermally evaporated Cu2ZnSnS4 solar cells. Appl Phys Lett 1: 97-99. doi: 10.1063/1.3499284.
Vogel. 1979. Textbook Of Macro And SemiMicro Qualitative Inorganic Analysis Ed ke-5. Amerika Serikat (US): Longman.
Wan C, Brion B, Wenbing Y, Choong H, Yang Y. 2012. Reaction pathways for the formation of Cu2ZnSnS4 (CZTS) absorber materials from liquid phase hydrazine based precurursor inks. Energy Environmental Science 3: 1-6 doi: 10.1039/c2ee21529b.
Wang H. 2011.Progress in thin film solar cells based on Cu2ZnSnS4. International Journal of Photoenergy: 1-10. doi: 10.1155/2011/801292.
Yanfeng G, Masuda Y, Peng Z, Yonezawa T, dan Koumoto K. 2003. Room temperature deposition of a TiO2 thin films from aqueous peroxotitanate solution. Materi Chem 13: 608-613. doi: 10.1039/b208681.
16
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
Persiapan kondisi deposisi
Dibilas air bebas ion
& dikeringkan dengan gas N2
Proses
annealing
Pembersihan Pelat kacaITO Persiapan Larutan Prekursor
Chemical Bath Deposition Film
Tanur 500 oC Hotplate media pasir 180 oC
Uji XRD, SEM-EDX, AAS, dan spektrofotometer UV-tampak Film Amorf
17 Lampiran 2 Difraktogram XRD
2θ (deg)
Difraktogram XRD deposisi film 30 menit perlakuan annealing tanur
2θ (deg)
Difraktogram XRD deposisi film 45 menit perlakuan annealing tanur
2θ (deg)
Difraktogram XRD deposisi film 60 menit perlakuan annealing tanur
I n t e n s i t a s I n t e n s i t a s I n t e n s i t a s
18
Lanjutan Lampiran 2
2θ (deg)
Difraktogram XRD deposisi film 30 menit perlakuan annealing piring pemanas
2θ (deg)
Difraktogram XRD deposisi film 45 menit perlakuan annealing piring pemanas
2θ (deg)
Difraktogram XRD deposisi film 60 menit perlakuan annealing piring pemanas
I n t e n s i t a s I n t e n s i t a s I n t e n s i t a s
19 Lampiran 3 Hasil analisis pengujian XRD menggunakan program Match 2
A.Hasil program Match 2 memberikan informasi hasil data berupa jenis struktur kristal yang terbentuk, dan persentase komposisi unsur
20
21 Lanjutan Lampiran 3
22
Lanjutan Lampiran 3
B. Difraktogram hasil analisis pengujian XRD
Difraktogram XRD deposisi film 30 menit perlakuan annealing tanur
23 Lanjutan Lampiran 3
Difraktogram XRD deposisi film 60 menit perlakuan annealing tanur
24
Lanjutan Lampiran 3
Difraktogram XRD deposisi film 45 menit perlakuan annealing piring pemanas
25 Lampiran 4 Spektrum spektroskopi sinar-X dispersi energi (EDX)
Spektrum EDX hubungan antara keV dengan jumlah kandungan unsur film pada perlakuan annealing tanur
Spektrum EDX hubungan antara keV dengan jumlah kandungan unsur film pada perlakuan annealing piring pemanas
26
Lampiran 5 Nilai energi band gap
Kurva band gap deposisi film 30 menit perlakuan annealing tanur
Kurva band gap deposisi film 45 menit perlakuan annealing tanur
Kurva band gap deposisi film 60 menit perlakuan annealing tanur
0.0000E+00 1.0000E+08 2.0000E+08 3.0000E+08 4.0000E+08 5.0000E+08 6.0000E+08 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 ( α * E g )^ 2
Energi foton (eV)
• Eg 0.0000E+00 5.0000E+07 1.0000E+08 1.5000E+08 2.0000E+08 2.5000E+08 3.0000E+08 3.5000E+08 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 ( α * E g )^2
Energi foton (eV)
0.0000E+00 5.0000E+08 1.0000E+09 1.5000E+09 2.0000E+09 2.5000E+09 3.0000E+09 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 ( α * E g )^2
27
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Samarinda pada tanggal 12 Juni 1991 sebagai anak ketiga dari lima bersaudara dari pasangan Margunadi dan Indrawati. Tahun 2009, penulis lulus dari MAN 1 Bontang dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah (BUD). Penulis memilih Mayor Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Tahun 2012, penulis mengikuti kegiatan praktik lapang di Balai Pusat Pengujian Mutu Barang (BPPMB) bagian Laboratorium Uji Pestisida, Jakarta Timur dengan judul Analisis Kadar Multiresidu Pestisida Golongan Organofosfat dalam Apel Fuji Menggunakan Kromatografi Gas. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif pada Badan Eksekutif Mahasiswa FMIPA IPB, Ikatan Himpunan Kimia Indonesia, dan Ikatan Pelajar Mahasiswa Kalimantan Timur. Penulis pernah menjadi asisten Kimia Anorganik tahun ajaran 2011/2012, asisten Kimia Lingkungan mayor Kimia dan mayor Geofisika Metereologi tahun ajaran 2012/2013, dan asisten Praktikum Kimia Fisik mayor Kimia dan mayor Ilmu Teknologi Pangan tahun ajaran yang sama. Selama menempuh program sarjana, penulis menerima beasiswa dari PT. Pupuk Kalimantan Timur sejak tahun 2009 hingga 2014.