II. TINJAUAN PUSTAKA II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Semikonduktor 2.1 Semikonduktor
M
Maateteririaal l zat pazat padadat dat dapapat dit diklklaasisiffiikasikkasikaan ke dan ke dallam am titiga ga babagigiaan utan utamma yaa yaiitutu isolator, semikonduktor dan konduktor. Isolator memiliki konduktivitas yang isolator, semikonduktor dan konduktor. Isolator memiliki konduktivitas yang rendah ya
rendah yang beng berkrkiisar antasar antara 10ra 10-1-188 samsampai pai 1010-8-8 S/S/cm secm sedadang konduktor ng konduktor sepsepertierti a
allumumiininium um dadan pen perak mrak mememiilliiki ki konduktikonduktivivitatas yas yang ting tinggnggi i yayang bng berkierkisasar antar antara 10ra 1055 sam
sampai pai 101077
Seti
Setiaap ap atom tom mmeemmiilliiki ki eellektron. Eektron. Elleektron mektron mengorbingorbit di t di dadallaam am atom tom dedengangann ti
tingkangkatan tan enenergi ergi tertentertentu. Ktu. Kululiit-t-kulkuliit yat yang ng ada ada papada da atom atom mmenenunjunjukkan tiukkan tingkangkatantan en
energi ergi elelektron. Eektron. Ellektron paektron pada da atom atom tunggatunggal l mmenenemempapati ti orbiorbital atomtal atom. O. Orbirbital atomtal atom el
elektrektron akan on akan mmemembelbelah ah ketiketika atomka atom--atom atom mmengengumumpul pul salsaliing beng berrdekatadekatan.n. M
Mengengumumpulpulnya anya atom-tom-atom atom tersebut mtersebut menyebenyebabkan abkan jjumumllah ah ororbibital tal atom atom mmenjenjadiadi besa
besar dan per dan perbrbedaedaan an eneenerrgi gi di di antaantara orra orbibital tal atom atom tersebut mtersebut mengeengecicil l sehisehingga ngga akanakan terbentuk pita energi.
terbentuk pita energi.
S/cm. Bahan semikonduktor memiliki konduktivitas antara isolator S/cm. Bahan semikonduktor memiliki konduktivitas antara isolator da
dan konduktor. n konduktor. KKonduktionduktivivitas tas dadari ri babahahan sen semmiikonduktor konduktor sesecara ucara ummum um pepekaka terha
terhadadap tep temmperaperatur, itur, illumumiinanasisi, m, mededan an mmagagnenet, dan t, dan jjumumllah ah papartirtikel kel pepengotorngotor ((iimmpuripuritas). Ktas). K epepekaekaan an babahahan sen semmiikonduktor konduktor iini ni mmenyeenyebababkan bkan babahahan in ini ni babanyaknyak digunakan dalam aplikasi fisika. Studi tentang semikonduktor dimulai pada abad digunakan dalam aplikasi fisika. Studi tentang semikonduktor dimulai pada abad ke-19.
ke-19.
K
Konseonsep pip pita eta energi nergi sansangagat pentit penting dalng dalam am mmenengegellomompokkan mapokkan materiterialal se
sebabagagai i konduktorkonduktor, sem, semiikonduktor konduktor dadan in isolsolator. Bator. Besesarnya arnya llebebar cear cellah ah enenergi ergi dadapapatt m
meneenentukan antukan apakah pakah suatu msuatu mateateririal al termatermasuk ksuk konduktonduktoror, sem, semiikokonduktonduktor ataur atau isolator. Celah energi memisahkan pita valensi dengan pita konduksi. Elektron isolator. Celah energi memisahkan pita valensi dengan pita konduksi. Elektron pa
pada pida pita valta valenensi si dadapapat lt loncaoncat met menujnuju piu pita konduksi ta konduksi dedengangan cara mn cara menyeenyeraprap se
sejjumumllah ah enenergi ergi yang yang mmelelebebiihi hi celcelah ah enenergiergi. C. Celelah ah enenergi ergi mmasasiing-mang-masising mng mateateririalal di
ditunjtunjukkukkan an papada da GGamambabar 1 (r 1 (GGoetzbeoetzberger 1998).rger 1998). Sem
Semiikondukonduktor adktor adaallaah h babahahan yan yang ng mmeemmiilliiki ki konduktikonduktivivitatas ls liistristrik dik diaantantarara kondu
konduktor daktor dan in isolsolaator. tor. RReesisististivivitatas ses semmiikondukonduktor bektor berkrkiisasar di r di aantantara 1ra 100-6-6sampaisampai 1
10044 ohmohm--mm. . PPadada sea semmiikonduktorkonduktor, , terdaterdapapat pit pita enta energi ergi yang myang memempeperbolrbolehehkankan kebe
keberadaradaan an elelektron, ektron, yaiyaitu pitu pita ta valvalenensi si beberenerenergi rgi rendarendah yah yang teng teririsi si pepenuh nuh ololeheh el
G
Gaammbabar r 1 1 PPiita ta eenenergi bargi bahahan n (a) i(a) isolsolaator, (b) stor, (b) sememiikondukonduktor dktor daan n (c) konduktor(c) konduktor
C
Celelah eah enenergi rgi yang myang mememiisasahkan kedhkan kedua piua pita teta tersebut yairsebut yaitu pitu pita teta terlrlaraarang atang atauu di
disebut jsebut juga uga sebasebagaigai bandgapbandgap (E(Egg). Salah satu karakteristik penting). Salah satu karakteristik penting se
semmiikonduktor akonduktor adadallaah mh meemmiilliiki ki cecellaah eh enenergi rgi yanyang reg rellaatitif kf kecil ecil yayaiitu btu beerkrkiisasarr a
antantara 0,2-2,5 eVra 0,2-2,5 eV. E. Enenergi rgi cecellaah pita yanh pita yang keg kecicil l iini ni mmeemmungungkikinkankan sun suaatu etu elleektronktron m
meemmaasuki suki lleevel enevel energi rgi yanyang g lleebibih th tiinggnggii. P. Peerpirpindandahahan en elleektron iktron ini ni dadapapat tet terjrjaadidi karena
karena pepengangaruh suhu ruh suhu dadan pen penyinyinanaran ran ((GGamambabar 2) (r 2) (WWiijjaya aya 20072007))..
G
Gamambabar 2 Pr 2 Padada pa piita ta valvalenensisi, el, elektron mektron menyeenyerap frap foton (oton (hhν ν ) ) dadan pin pindandah ke pih ke pitata kondu
konduksi ksi mmeenininggnggaallkankanholehole K
Ketietika ka semsemiikonduktor dikonduktor diradiradiasasi i dedengangan n cahacahaya ya yang yang enenergierginya nya llebebiih h bebesarsar da
dari ri enenergi ergi gagap sep semmiikonduktor konduktor ((hhν ν ≥≥ EEgg), elektron dari pita valensi dapat), elektron dari pita valensi dapat te
tereksireksitatasi si ke pke piita ta konduksikonduksi. E. Elleektron yanktron yang mg meellomompapat dat dari ri pipita ta valvaleensi nsi ke pke piitata ko
konduksi nduksi didisebut sebut pempembawa bawa mmuatauatan nen negatigatiff, sedang, sedangkan lkan lubang ubang ((holehole) ) papada da pipitata val
J
J ikika a jajalulur r tteerrlalarraanng g sseemmppitit, , eelelekkttrroon n bbeebbaas s mmuuddaah h ddibibaannggkkititkkaan n hhaannyyaa de
dengngan ean enenergi rgi kecikecill. . BBiilla la leebabar, r, mmaaka eka elleektron bebktron bebaas js jaarang drang diibabangkingkitkan setkan sepepertirti ha
hallnya nya papada da iisolsolator. Cator. Celelah ah enenergi ergi untuk beuntuk beberaberapa pa sesemmiikondutor dapakondutor dapat dit dilliihahatt pada Tabel 2.1. Dari daftar ini terbukti bahwa intan merupakan isolator yang pada Tabel 2.1. Dari daftar ini terbukti bahwa intan merupakan isolator yang pa
palliing bang baiik k karena cekarena cellah eah enenergirginya 6 eVnya 6 eV. . IInSb dan senSb dan semmacaacammnya mnya memempunyapunyaii konduki
kondukivivitas yatas yang beng besar padsar pada tea temmpeperatur kratur kamamar kar karearena cena cellah eah enenergirginya kecinya kecill..
Ta
Tabbeel l 1 1 CeCelalah h EnEneerrggi i PaPadda a BeBerrbbaaggaai i SSeemmikikoonndduukkttoorr
Semikonduktor
Semikonduktor Celah Celah energi energi (eV) (eV) pada pada suhu suhu 300 300 K K
S Sii Ge Ge GaAs GaAs GaSb GaSb InSb InSb CdTe CdTe Cd CdSS Z ZnnOO Intan Intan 1,11 1,11 0,67 0,67 1,39 1,39 0,67 0,67 0,17 0,17 1,45 1,45 2,45 2,45 3 3,,22 6 6 (R (Riio 19o 199999)) H
Hanya anya sesedidikikit bahat bahan yang din yang disesebut sebbut sebagagai ai sesemmiikonduktor konduktor dadallam am keakeadaadaann ti
tidadak murnik murni. . OlOleh kaeh karena irena itu, tu, dadallam am pepemmbuabuatantannya senya semmiikonduktor konduktor yang myang murniurni di
dicamcampurkan dengpurkan dengan baan bahahan ln laiain. n. BBahahan ian ini ni didisebsebut sebut sebagagai ai babahahan penn pengotor gotor ataatauu dop
dopaan. Sn. Seemmiikondukonduktor ktor yayang ting tidadak dik dikotori kotori ololeeh bah bahahan ln laaiin din disesebut sebut semmiikonduktorkonduktor iintrintrinsinsik, sedak, sedangngkan yakan yang ng didibeberi ri pepengongotor ditor disesebut but sesemmiikondukonduktor ekstriktor ekstrinsinsik (k (SogaSoga 2006).
2006).
Semikonduktor ekstrinsik terdiri dari dua tipe yaitu tipe-n dan tipe-p Semikonduktor ekstrinsik terdiri dari dua tipe yaitu tipe-n dan tipe-p (G
(Gaammbabar r 3). 3). AAtomtom--aatom yatom yang dang dapapat dit dijjaadidikan ikan immpuripuritatas (s (pepengongotor) tor) beberasarasal l dadariri a
atom tom golgolongongaan In IIIIIA A dadan Vn VA A dadallaam m sisistestem m pepeririodiodik unsuk unsur. r. PPeenanammbabahahan in immpuripuritatass da
dari ri golgolongaongan Vn VA A (atom (atom pepentantavalvaleen) ke dan) ke dallam am sesemmiikonduktor ikonduktor intrintrinsik nsik aakankan m
menenghaghasisillkan kan semsemiikonduktor konduktor titipepe--n. Semn. Semiikonduktor tkonduktor tiipepe--n dan dapapat dit dibuabuat det dengangann m
menaenammbahkan bahkan sejsejumumllah ah kecikecil l atom atom pengotor yaipengotor yaitu atom tu atom pentapentavalvalen en sepesepertrtii a
antntiimmoni (oni (Sb), fSb), fosfor (osfor (P) P) aatatau au arserseninik (Ak (As) pas) pada da sisilliikon mkon murni. urni. AAtomtom--aatomtom pengotor ini memiliki lima elektron valensi sehingga secara efektif memiliki pengotor ini memiliki lima elektron valensi sehingga secara efektif memiliki m
muatauatan seben sebesar +sar +5q. S5q. Saaaat sebuat sebuah atom h atom pentapentavalvalen men meneenemmpati pati posiposisi si atom atom sisilliikonkon dal
dalam am kikisi si krkriistal stal mmaka haka hanya anya ada ada emempat epat ellektrektron valon valensi ensi yang yang dapadapat mt memembenbentuktuk iikatakatan kovn kovalalen en llenengkap dagkap dan tersin tersisa sasa satu eltu elektron yektron yanang tig tidadak berpasak berpasangangan (n (GGamambabarr
3a
3a)). K. K arenarena haa hasisil l pepengganggabungbungan an sisilliikon dengkon dengan aan atom ptom penentavatavallen men menenghaghasisillkankan satu e
satu ellektrektron yang tion yang tidak berpasadak berpasangan, mngan, maka aaka atom petom pentavalntavalen dien disebut asebut atom donor.tom donor. P
Penaenammbahabahan atom donor in atom donor ini ni akan makan mengengubah keadubah keadaaaan enen enerrgi gi FFermi ermi mmendeendekat dikat di bawah pita konduksi (Gambar 3b). Semikonduktor jenis ini atom pengotornya bawah pita konduksi (Gambar 3b). Semikonduktor jenis ini atom pengotornya memiliki kelebihan elektron (atom donor), hal ini menyebabkan kelebihan memiliki kelebihan elektron (atom donor), hal ini menyebabkan kelebihan el
elektron di dalektron di dalam am krkriistal sehistal sehinggngga a semsemiikonduktor bermukonduktor bermuataatan nn negegatiatiff..
G
Gaammbabar 3 a) r 3 a) Struktur Struktur krkriistastal l sisilliikon dekon dengngaan sen sebuabuah ah atom tom pepengngotor valotor valenensi si lliimmaa m
meenggnggaantintikan pokan posisisi si sasallah saah satu atu atom tom sisilliikon dakon dan b) n b) struktur pistruktur pita eta enenergirgi se
semmiikondukonduktor tiktor tipepe--n (Szn (Sze e dadan Kn Kwok 2007wok 2007)) P
Peenanammbabahahan in immpuripuritatas das dari ri golgolongongaan In IIIIIA A ke dake dallaam m sesemmiikondukonduktorktor intrinsik akan menghasilkan semikonduktor tipe-p. Semikonduktor tipe-p dapat intrinsik akan menghasilkan semikonduktor tipe-p. Semikonduktor tipe-p dapat di
dibubuaat det dengngaan mn meenanammbabahkahkan an atom tom tritrivavalleen (An (Allumumiininium um (A(All), ), BBoron (Boron (B), ), GalGaliiumum (G
(Gaa) ) aatatau Iu Indindium um ((IIn)) n)) papada da sesemmiikondukonduktor ktor mmurniurni. A. A tom tom pepengngotor iotor ini ni mmemempunpunyayaii ti
tiga ga elelektron valektron valenensi si sehsehiingga ngga secasecara efra efektiektif f hahanya danya dapapat met memmbebentuk tintuk tiga iga ikatakatann kov
kovalalenen. S. Saaaat set sebuabuah ah atom tom tritrivalvalen en mmenenemempapati ti posiposisi si atom atom sisilliikon dakon dallam am kikisisi kr
kriistal stal mmaka haka hanya aanya ada eda emmpat epat ellektrektron valon valensi ensi yang dayang dapat mpat memembentuk ibentuk ikatankatan koval
kovalen len lengengkap dakap dan tersin tersisa sasa satu eltu elektron ektron yang tiyang tidadak berpasak berpasangangan (n (GGamambabar 4a)r 4a).. K
Karearena na hahasisil l pepengganggabungbungan an sisilliikon dekon dengangan an atom tom tritrivalvalen en mmenenghaghasisillkan sakan satutu el
elektron ektron yang tiyang tidadak k beberpasarpasangangan, n, mmaka aaka atom tritom trivalvalen dien disebsebut atom ut atom asasepeptor.tor. P
Penaenammbahabahan atom an atom aseptor septor iini ni akan makan menguengubah keadabah keadaan enan energi ergi FFermi ermi mmendeendekat dikat di a
atatas s pipita ta valvaleensi (nsi (GGaammbabar 4br 4b). S). Seemmiikonduktor konduktor titipepe--p p mmeemmiilliiki ki llubaubang ng ((holehole)) seb
sebagagai ai pepemmbabawa mwa muauatan mtan mayoriayoritas. Semtas. Semiikonduktor konduktor jjeneniis is ini ni atom atom pepengotornyangotornya kekuranga
kekurangan en ellektron, hal ektron, hal iini ni mmenenyebayebabkan bkan kekosongan kekosongan di di dadallam am krkriistal sehistal sehinggangga sem
Gam
Gambabar r 4 a4 a) ) Struktur Struktur krkriistastal l sisilliikon dekon dengngaan sen sebuabuah ah atom tom pepengongotor vtor vaallenensi si titigaga m
meenggnggaantintikan pkan posiosisi si sasallaah sah satu atu atom tom sisilliikon dakon dan b) struktur n b) struktur pipitata e
enenergi rgi sesemmiikondukonduktor ktor titipepe--p (Sp (Sze daze dan Kn Kwok 2007wok 2007)) J
J ikika a ddisisininaarri i ccaahhaayyaa, , bbaahhaan n sseemmikikoonndduukkttoor r aakkaan n mmeennggaalalammi i eefefekk ffotovolotovoltaitaik, k, yaiyaitu petu penyerapanyerapan en enenergi rgi cahacahaya seya sehihingga ngga mmemembabangkingkitkan etkan ellektronektron untuk tereksitasi ke pita konduksi dan menghasilkan arus listrik. Dari sifatnya untuk tereksitasi ke pita konduksi dan menghasilkan arus listrik. Dari sifatnya tersebut m
tersebut maka baaka bahan han semsemiikokonduktonduktor ir ini ni banyabanyak dik digunagunakan sebakan sebagagai i bahabahan dan dasarsar untuk be
untuk berbagarbagai i mmacaacam m pipiranti ranti optoeloptoelektroniektronik dik dianantaranya taranya ffotodiotodioda oda dan dan sel sursel surya.ya. P
Perierististiwa hwa hanantaran taran lliistristrik padk pada a sesemmiikonduktor adakonduktor adallah ah akiakibabat at adadanya nya dua dua papartirtikelkel m
maasising-mang-masising bermng bermuauatan positan posititif f dadan negn negatiatif f yang byang bergeergerak rak dedengangan arah yangn arah yang be
berlrlawaawananan akin akibabat adat adanya penya pengangaruh meruh medadan ln liistristrik.k.
2.2 Cadmium Sulfida (CdS) 2.2 Cadmium Sulfida (CdS)
Sel
Selaaiin sin silliikon, kon, yayang mng meeruparupakan bakan bahahan sen semmiikondukonduktor ktor yayang pang palliing seng seriringng di
digungunakaakan unn untuk aptuk aplliikasi kasi sesel l surya, banyasurya, banyak bahk bahan an semsemiikonduktor lkonduktor laiain yan yangng se
sedadang ding dikemkembabangkan sangkan saat iat inini. . DDiianantaranya btaranya bahaahan semn semiikonduktor konduktor yang bayang banyaknyak di
dikekemmbabangngkan kan sesebabagagai i sesel l susurya arya adadallaah sh seenyanyawa Iwa III--IIV V dadan In I--IIIIII--VVII. B. Beebeberaprapaa tahun te
tahun terakhirakhir, r, terjterjadi adi perkperkemembangabangan yang sangan yang sangat pesat dat pesat dallam am pengepengembmbangaangann se
semmiikonduktor Ikonduktor III--IIV V yanyang dig digugunanakan pkan paada da sesel l suryasurya. . CCdS mdS meeruparupakan bkan baahahann se
semmiikonduktor lkonduktor logaogamm chalcogenidechalcogenide (I(III--IIVV) yan) yang g mmeemmiilliiki ki cecellaah h eenenergi rgi sesebebesasarr 2,45 e
2,45 eVV, , iindendeks biks biaas 2,5 das 2,5 dan ten termarmasuk sesuk semmiikondukonduktor ktor titipepe--n. Cn. CdS secadS secara lra luauass digunakan untuk sel surya heterojunction CdS/CdTe dan CdS/Cu
digunakan untuk sel surya heterojunction CdS/CdTe dan CdS/Cu22S. Hal iniS. Hal ini di
disesebababkabkan karena n karena CCdS medS memmiilliiki ki eenenergirgi bandgapbandgap mmenenenengagah, h, efiefisisienensisi konversi
produksi
produksinya renya rendandah. Ch. Cadadmmiium um sulsulffiida da ((CCdS) dS) sasangangat bet berguna rguna daldalam am hahall optoelektronika, piezo-elektronika, dan bahan semikonduktor. Film tipis CdS optoelektronika, piezo-elektronika, dan bahan semikonduktor. Film tipis CdS sanga
sangat met menarinarik k terutamterutama ma masaasallah eah effiisisiensi ensi pengupengunaanaannya dalnnya dalam am pempembuabuatan seltan sel surya (Patidar
surya (Patidaret al et al . . 2004 2004 dadan Devi n Devi 20072007))
Penelitian tentang sifat fisika film CdS merupakan hal yang menarik. Film Penelitian tentang sifat fisika film CdS merupakan hal yang menarik. Film tipis CdS juga menarik jika digunakan untuk meningkatkan efisiensi sel surya. tipis CdS juga menarik jika digunakan untuk meningkatkan efisiensi sel surya. B
Beebeberapa rapa tatahun hun teraterakhikhir, r, babanyanyak bahak bahan sen semmiikonduktor subgkonduktor subgroup Iroup III––VVI I didigungunaakankan seba
sebagagai i bahabahan pen pemmbuatabuatan sen sel l sursurya. Aya. Ada da bebebeberapa rapa tekniteknik pendek pendeposiposisisian an yangyang digunakan untuk menumbuhkan lapian CdS sehingga sifat optik, listrik dan digunakan untuk menumbuhkan lapian CdS sehingga sifat optik, listrik dan struk
strukturnya sesuaturnya sesuai i dedengangan yang din yang diiinginginkan. Bnkan. Bebeberaperapa dia dianantaranya mtaranya mengenggunagunakankan pe
pendendeposiposisisian an secasecara kira kimmiia,a, physical vapour physical vapour depositiondeposition,, spray spray pyrolysispyrolysis ((HiieHiieet et
al
al . . 20062006)),, electro depositionelectro deposition,, chemical bath depositionchemical bath deposition ((HiieHiieet al et al . . 20062006,, KKhhaallllaaf f et al
et al . . 2008 da2008 dan 2009,n 2009, ZhouZhouet al et al . 2008, Cetinorgu. 2008, Cetinorguet al et al . . 20062006,, MetinMetinet al et al . 2008. 2008),),
teknik
teknikbrusbrush h plplaatiting ng (M(Murauralliiet al et al . 2007), hidrotermal (. 2007), hidrotermal ( J Jininxxininet al et al . . 20072007))dan lain-dan lain-lain.
lain. Dari Dari sesemmua ua tetekniknik k di di aatatas,s, Chemical Bath DepositionChemical Bath Deposition (CBD) merupakan(CBD) merupakan te
tekniknik k yayang biasang biasanya dnya diigugunanakan unkan untuk mtuk meenumnumbuhbuhkan fikan fillm m titipipis Cs CdS. TdS. Teekniknikk C
CBBD D mmememiilliiki ki babanyak keuntunyak keuntungangan sen seperti perti sesedederhanarhana, t, tiidadak mek memmbutuhbutuhkankan peral
peralataatan yang n yang canggicanggih, bahah, bahan yang n yang terbuang seterbuang sedidikikit, met, merupakan cara yangrupakan cara yang ekonom
ekonomiis teknis teknik pendek pendeposiposisisian an papada ada area yanrea yang lg luauas untuk sems untuk semiikonduktorkonduktor gol
golongongaan In III––VVI I sesepeperti rti CCdS, dan dS, dan titidadak mk meenghnghaasisillkan gkan gaas yans yang bg beeracun racun ((CetinorguCetinorgu et al
et al . 2006).. 2006). MMetodetode CBe CBD D mmerupaerupakan proses yakan proses yang lng lamambabat, sehit, sehingga ngga oriorienentasitasi kristalnya dapat diatur dengan peningkatan struktur bulirnya. Film CdS yang kristalnya dapat diatur dengan peningkatan struktur bulirnya. Film CdS yang ditumbuhkan dengan metode CBD memiliki stoikiometri yang tinggi dan ditumbuhkan dengan metode CBD memiliki stoikiometri yang tinggi dan resistansi
resistansi dark dark yang tinggi.yang tinggi. Te
Tekknnik ik ddeeppoossisisi i yyaanng dg digiguunnaakkaan un unnttuuk k mmeennuummbbuuhhkkaan Cdn CdS S tteelalah bh baannyyaakk di
dillakukan dengaakukan dengan mn metode yaetode yang beragang beragamm. . PPenggenggunaaunaan setin setiap map metode ietode ini ni akanakan m
meemmpepengangaruhi ruhi sisiffaat opt optitik, lk, liistristrik dak dan sn struktur Ctruktur CdS yadS yang ng didihahasisillkankan. M. Meenurutnurut be
bebeberapa rapa lliiteratur, strukteratur, struktur ftur fiillm m titipipis CdS s CdS yang yang didibuabuat det dengangan mn mengenggunagunakankan m
metode etode CCBBD dapat D dapat bermabermacamcam--mmacam acam tergantung tergantung pada pada kokondindisi si deposideposisisi.. St
Strukrukturturnya danya dapat pat berbentuk kubiberbentuk kubik, k, hexaghexagonal onal ataatau camu campuran kedua puran kedua ffasa asa tersebuttersebut (Haider
(Haider et al et al . . 2008 da2008 dann MalinowskaMalinowska et al et al . 2005). Selain itu, banyak peneliti. 2005). Selain itu, banyak peneliti m
jik
jika ma meenngggguunnaakkaan mn meettoodde pe peennuummbbuuhhaan dn deennggaan CBD. n CBD. SSeelalain iin ittuu, , ppeenngggguunnaaaann complexing agent
complexing agent jjuga uga dadapapat mt memempepengangaruhi ruhi sisiffat fiat fisisis Cs CdS. PdS. Penenamambabahahann complexing agent
complexing agent amammmonionium um dapadapat met memmperbesaperbesar jr jumumllah caah cadmdmiium um sulsulffiida yangda yang te
terberbentuk ntuk didibabandinding ng mmololeekul kul pepengongotor ltor laaiinnya nnya (M(M aalliinowskanowskaet al et al . 2005).. 2005). Suhu
Suhu annealing annealing mempengaruhi ukuran kristal, sifat optik dan sifat listrikmempengaruhi ukuran kristal, sifat optik dan sifat listrik ffiillm m CCdS. JdS. J iika fka fiillm m CCdS didS diaannennelliing png paada da suhsuhu kamu kamaar atar atau pau pada da suhsuhu renu rendadah mh maakaka aka
akan ten terdapardapat mt mololekul ekul pepengotor lngotor laiain yang n yang terbeterbentuk sentuk sepeperti rti CCadadmmiium um sisiananiidada (CdSN) (Gambar 5) (Haider 2008).
(CdSN) (Gambar 5) (Haider 2008). K.R. Murali
K.R. Murali et al et al . . (2007(2007) ) mmeenunnunjjukkan bukkan baahwa uhwa ukuran krikuran kristastal l CCdSdS
m
meeniningngkat jkat jiika Cka CdS didS didedeposisi posisi papada da suhsuhu yau yang seng semmaakikin tin tingnggigi. . KKaarena rena ukuraukurann
kr
kriistastallnya benya berbedarbeda, , mmaka eaka enenergi rgi gagapnyapnyapun bepun berbeda (Grbeda (Gamambabar r 6)6).. Doping CdSDoping CdS de
dengangan unn unsur pasur pada da golgolongaongan In IIIIIA A sesepeperti rti aallumumiinumnum, i, indindiumum, boron, , boron, dadan gan galliiumum dapat dilakukan untuk mengubah sifat listrik dan gap energi CdS. Pola difraksi dapat dilakukan untuk mengubah sifat listrik dan gap energi CdS. Pola difraksi X
XRRD yang D yang didipeperolroleeh keh ketitika ka CCdS didopidS didoping ng BBoron tioron tidadak tek terlrliihahat at adadanya nya punpuncacakk baru yang
baru yang mmenunenunjjukkukkan an bahwa bahwa iion Bon B33++ tidak mengubah kristal CdS. Semakintidak mengubah kristal CdS. Semakin be
besar perbasar perbandindingangan konsentrasi n konsentrasi GGalaliium um dadan Cn Cadadmmiium um mmaka eaka enenergi rgi gagap Cp CdSpundSpun be
berubarubah. Ih. Ion Gaon Ga33++ mmungungkikin mn malalah ah mmenenggaggantintikan ikan ion Con Cdd22++. Hasil foto SEM. Hasil foto SEM m
meenunnunjjukkan ukkan mmorforfolologi ogi CCdS dopdS dopiing ng GGaalliium um titidadak mk meengangallaammi i peperubarubahahan (Kn (K hahallllaaf f et
et aall. 200. 2009). S9). Seellaaiin in itu ptu pula diula dillaakukakukan don dopiping ng dedengngaan un unsnsur gour gollongongaan In IIIIIA A llaaiinnnnyaya ya
yaiitu Bortu Boron don daan dn diipeperolroleh eh hahasisil l yayang ng sasamma a (K(K hahallllaaf f et al et al . 2009).. 2009).
Gam
Gambabar r 5 5 DiDiffraksi raksi sisinanarr X X ffiillm m CCdS padS pada da suhsuhu au annnneelliing yang yang bng beerbedrbeda a (M(M uraurallii et et al
Gam
Gambabar 6 r 6 EEnenergi rgi gagap p ffiillm m CCdS ddS dopioping ng GalGaliium um sesebabagi fgi fungungsi perbasi perbandingandingann [Ga
[Ga]/[C]/[Cdd] ] (K(Khhaallllaaf f et al et al . . 20092009)) 2.3 Polytiophene
2.3 Polytiophene
Polimer tiophene relatif stabil di udara bebas maupun di lingkungan air dan Polimer tiophene relatif stabil di udara bebas maupun di lingkungan air dan memiliki mobilitas
memiliki mobilitasholehole yanyang tig tingnggi gi ((LLiin 2n 2005005). ). PPololythiythiophopheene ne dadapapat dit dibuabuat dat dariri m
monomonomer 3er 3--mmethethylylthithiopheophene ne secasecara klra klasasiik mk mauaupun pun elelektrokektrokiimmiia. Ta. Thihiopheophenene m
meeruparupakan sakan sallaah sah satu poltu poliimmeer r kondukonduktiktif f jjeeninis aroms aromaatitikk heterocylicheterocylic yang hamyang hampipirr m
miiririp dep dengngaan pyrroln pyrrolee. . RRumumus kius kimmiiaanya anya adadallaah Ch C44HH44S, S, didimmanana a sulsulffur meur merupakarupakann he
heteteroatomroatom. . PPololiimmeer r polpoly3-heksiy3-heksilltitiophopheene mne meeruparupakan turunakan turunan dari n dari polpolytiytiophopheenene.. Struktur pol
Struktur poliimmeer polr poly3-heksiy3-heksilltitiophopheene ne diditunjukktunjukkaan pn paada da GGaammbabar 9.r 9.
Gam
2.4 Kitosan 2.4 Kitosan
K
Kiitosan tosan mmerupaerupakan bakan bahahan dan dasar suasar suatu poltu poliielelektrolektroliit yang t yang mmenengagandunndungg gug
gugus amus amiina dana dan gugun gugus his hidrokdroksisill, , yang byang banyaanyak k didigungunakaakan seban sebagagai i bahbahan man mololekulekul tran
transpor aspor aktiktif f suasuatu atu aninion don daallaam m llaarutarutan. Kn. Kiitosatosan mn meemmiilliiki ki sisiffaat mt mudaudahh te
terdegrdegradaradasisi, bi, biokomokompepetitibebel l dadan tin tidadak berak beracuncun. . SiSiffaat-t-sisiffaat kit kitosatosan din dihubhubungungkankan de
dengangan adan adanya gugunya gugus ams amiina dana dan kardokn kardoksisil l yang teyang teririkat. kat. AAdadanya gugnya gugus tersebus tersebutut m
menenyebayebabkan kibkan kitosan mtosan memempunyapunyai i reareaktiktiffiitas kitas kimmiia yaa yang baing baik k dadan penyumn penyumbabangng si
siffat at elelektrolektroliit katit kation seon sehihingga ngga dadapapat bet berperan srperan sebebagagaiai amino exchangeamino exchange. . GGamambabar 8r 8 m
menenunjunjukkukkan an strukstruktur kitur kitosantosan..
Gam
Gambabar r 8 8 StrStruktur uktur KKiitosatosan n (H(Hiirano rano 2002000)0)
2.5 Sel Surya 2.5 Sel Surya
Pada sekitar akhir abad 19, aliran listrik surya diketemukan oleh ahli fisika Pada sekitar akhir abad 19, aliran listrik surya diketemukan oleh ahli fisika J
J eerrmmaan bn beerrnnaamma a AleAlexxaannddrre e EdEdmmoonnd Bed Beccqquueerreel l sseeccaarra a kkeebbeettuulalan dn dimimaanna a bbeerrkkaass si
sinanar mar matahatahari ri jjatuatuh pah pada da llarutaarutan en ellektro kektro kiimmiia ba bahaahan pen penenelliititianan, sehi, sehingga ngga mmuauatantan el
elektron padektron pada a llarutaarutan mn menieningkangkat. Pt. Padada a awaawal l ababad ad 20, A20, Allbebert Ert Eiinstensteiin mn menenamamakaakann pene
penemmuan iuan ini ni dengdengan ‘an ‘ photoelectric photoelectric effect effect ’’, y, yanang kemg kemudiudian an mmenenjjadadi i penpengegertirtianan dasar pada ‘
dasar pada ‘ photovoltaic photovoltaic effect effect ’’, di, dimmana ana selselemempeng peng mmetaetal l memellepaepaskan ‘skan ‘ photon photon’’ pa
partirtikel kel enenergi ergi cahcahaya aya ketiketika teka terkrkenena a sisinanar mar matahtahariari.. G
Gelelomombabang ng cahacahaya ya sisinanar lr lemembayubayung (ulng (ultravitraviololet) aet) adadallah ah sisinanar yangr yang berm
bermuatauatan en energi nergi ffoton tioton tinggi nggi dan dan panjpanjang gang gelelombombangangnya penya pendek, sedangndek, sedangkkanan si
sinar mnar merah (erah (infrared infrared ) adal) adalah ah sisinar yang nar yang bermubermuatan atan eneenerrgi gi ffoton roton rendaendah dan h dan daldalamam be
bentuk gelntuk gelomombabang pang panjnjanang. g. SekiSekitar tahun 1930tar tahun 1930, , diditemtemukan konsep ‘ukan konsep ‘QuantumQuantum Mechanics
Mechanics’ ’ untuntuk muk meencinciptaptakan tekan teknolknologi ogi babaru “ru “ solid-state solid-state”, ”, didimmana ana perusahaperusahaanan Bell Telephone Research Laboratories
Ta
Tahhuun 1n 199550 0 - 1- 1996600, t, teekknnoolologgi i ddisisaain din daan en efisfisieiennssi i sseel l ssuurryya a tteerruus bs beerrlalannjujut dt daann di
diapaplliikasikasikan ke pekan ke pesawasawat rt ruauang ang angkasa ngkasa (( photovoltaic energies photovoltaic energies). ). TTaahun 1hun 1970970--aan,n, duni
dunia a mmenggenggalalakkan sumakkan sumber eber energi nergi alalternatiternatif f yang yang terbarukterbarukan an dan dan ramaramahh lliingngkungkungaan, mn, maaka PV ka PV mmululaai i didiaaplpliikakasisikan kan ke ‘ke ‘low power warning systemslow power warning systems’ dan’ dan ‘‘offshore buoysoffshore buoys’ ’ (teta(tetapi pi produksi produksi PPV V titidadak dapk dapaat bat banyanyak kk kaarena rena mmaasisihh “
“handmadehandmade”)”). . BBaru padaru pada taa tahun 198hun 1980-0-anan, , perusaperusahahaanan--perusaperusahaahaan Pn PV V bebergabunrgabungg de
dengangan in instanstansi nsi enenergi ergi pepemmerierintantah ah agagar dapar dapat lt lebiebih mh mememproduksi produksi PPV V sel sel dadallamam ju
jummlalah h bbeessaarr, , sseehhiningggga a hhaarrgga a sseel l ssuuryrya a ddaappaat t sseerreennddaah h mmuunnggkkinin.. Sel
Sel surya surya didiproduksi dari produksi dari babahahan sen semmiikondukonduktor ktor yayaiitu stu siilliikon bekon berperarperann seb
sebagagai ai iisolsolator pada ator pada temtempeperatur ratur rendarendah dan seh dan sebabagai gai konduktor konduktor bibilla aa ada eda energi nergi dadann pa
pananas. Ss. Sebebuauah sih silliikon sel kon sel surya asurya adadallah ah sebsebuauah dih diode yaode yang teng terbentuk darbentuk dari ri llapapiisansan atas silikon tipe n (
atas silikon tipe n ( silicon silicon doping doping of of ‘‘ phosphorous phosphorous’), dan lapisan bawah silikon’), dan lapisan bawah silikon tipe p (
tipe p ( silicon doping of silicon doping of ’’boronboron’’) ) sesepeperti rti GGaammbabar 9.r 9.
G
Gamambabar 9 r 9 DDiiagagram ram sesebuabuah h potongapotongan n Sel Sel SurSurya ya ((PPV V selsel))
(http://rhazio.files.wordpress.com/2007/09/sry2.jpg) (http://rhazio.files.wordpress.com/2007/09/sry2.jpg) E
Ellektron-ektron-elelektron bebektron bebas teas terbentuk darbentuk dari ri jjutautaan an ffoton aoton atau tau bebenturan anturan atomtom pada
pada llapiapisan pesan penghubung (nghubung ( junction junction == 00.2.2-0.5 -0.5 mmiicrocronn44
P
Pengeengembambangan sengan sel l sursurya semya semakiakin banyak men banyak menggunakan bahanggunakan bahann se
semmiikondukonduktor yang bktor yang beervrvaaririaasi si dadan sin silliikon yankon yang seg secara cara iindindivividu du ((chipchip) ) banyabanyakk di
digungunakanakan, , didianantaranya taranya ::
)
) yang myang menyebabkanenyebabkan terjadinya aliran listrik.
terjadinya aliran listrik.
a
a.. Mono-crystalline Mono-crystalline (Si), dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari(Si), dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari pe
pelleeburaburan sin silliikon dalkon dalaam bem bentuntukan bukan bujjur. ur. SekaSekarangrang mono-crystallinemono-crystalline dapatdapat dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai efisiensi sekitar 24%.
b
b.. Polycrystalline Polycrystalline// Multi-crystalline Multi-crystalline (Si), dibuat dari peleburan silikon dalam(Si), dibuat dari peleburan silikon dalam tungku ker
tungku keramamiik, k, kemukemudidian an pendpendiinginginan nan perlperlahaahan untuk mn untuk mendaendapatkan bapatkan bahanhan campuran silikon yang akan timbul di atas lapisan silikon. Sel ini kurang campuran silikon yang akan timbul di atas lapisan silikon. Sel ini kurang e
effeektiktif f didibabandndiing deng dengangan seln sel mono-crystallinemono-crystalline (efektivitas 18%), tetapi biaya(efektivitas 18%), tetapi biaya pem
pembuatabuatannya lnnya lebiebih murah.h murah. c
c.. Gallium ArsenideGallium Arsenide (G(GaaAAs). Gs). Gaalliium um AArsersenide nide papada da ununsusur per peririododiik Ik IIIII--VV be
berbaharbahan sen semmiikonduktor ikonduktor ini ni sasangangat et effiisisien en dadan en effektiektif dalf dalam am mmengenghahasisillkankan e
enenergi rgi lliistristrik sekik sekitatar 25%. r 25%. BBaanyanyak dik digugunanakan pakan pada da aaplpliikasi kasi pepemmaakaikaiaan sen sell surya (Rahardjo 2008).
surya (Rahardjo 2008).
Sampai saat ini modul sel surya komersial memiliki efisiensi berkisar antara Sampai saat ini modul sel surya komersial memiliki efisiensi berkisar antara 5 hi
5 hinggngga 15 pa 15 perseersen tergan tergantuntung mng maateteririaal l pepenyusunyusunnyannya. . TTiipe spe siilliikon kkon kriristastall merupakan jenis piranti sel surya yang memiliki efisiensi tinggi meskipun biaya merupakan jenis piranti sel surya yang memiliki efisiensi tinggi meskipun biaya pembuatannya relatif lebih mahal dibandingkan sel surya jenis lainnya. Tipe pembuatannya relatif lebih mahal dibandingkan sel surya jenis lainnya. Tipe m
modul odul sel sel surya isurya ininillah yaah yang bng banyaanyak beredak beredar di r di papasarasaran.n. Sebe
Sebenanarnya ada rnya ada produk sel produk sel surya yang esurya yang effiisisienensisinya bnya biisa msa menencapcapai ai 40%,40%, na
nammun bun beellum um didijjuaual l sesecara mcara maassassall. P. Prestarestasi si iini ni didicacapapai i ololeeh Dh DoE oE yanyang sug sudadahh m
menengegemmbabangkanngkannya senya sejjak awaak awal l tahtahun 1980un 1980. . PPenencapacapaiian ean effiisisienensi si hihinggngga 40%a 40% terse
tersebut dibut dillakukan akukan dedengangan mn mengengkonsentrasikonsentrasikan cakan cahaya haya mmataatahahariri. T. Teknoleknologi ogi iinini m
mengenggunakan gunakan konskonsentrator oentrator optiptik yang mk yang mamampu mpu menieningkatkngkatkan an iintensintensitas catas cahayahaya m
mataatahahari ri sehsehiingga ngga konversi konversi lliistristriknya puknya pun jn juga uga mmeneniingkat. Sedangkat. Sedangkan ngkan papadada um
umumumnya teknolnya teknologi ogi sel sel sursurya haya hanya mnya mengaengandalndalkan cahaya kan cahaya mmataatahari hari alalamami i ataatauu di
dikenakenal l dedengangan "n "one sun insolationone sun insolation" yang hanya m" yang hanya mamampu mpu mengenghasihasillkan ekan effiisisiensiensi 12 hi
12 hingga ngga 18 pe18 persen (rsen (Suhono 2009).Suhono 2009).
2.4.1 Sel Surya
2.4.1 Sel Surya PersambungaPersambungan Semikonduktor p-n (n Semikonduktor p-n (SoliSolid d StaState te p-n Jp-n J unctunctiionon)) K
Keetitika bka baahahan sen semmiikonduktor dikonduktor diiillumumiinanasi si cacahahaya (mya (miisasallkan dkan daari ri cacahahayaya m
mataataharihari) dengan ) dengan eneenergi rgi yang yang llebiebih beh besar darisar daripadpada a eneenerrgigi bandgapbandgap semikonduktor, maka akan terjadi eksitasi elektron dari pita valensi ke pita semikonduktor, maka akan terjadi eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi
konduksi ((HHumummmel el 2002001). 1). DDengengan an kata kata llaiain terben terbentuk pasntuk pasanganganan holehole-elektron-elektron karena
karena elelektron meektron meniningganggallkankanholehole di pita valensi (Gambar 10).di pita valensi (Gambar 10). C
Cahahaya (faya (foton) oton) yang jyang jatuatuh pah pada peda permukaarmukaan sel n sel surya akan disurya akan diserap dserap danan dikonversikan menjadi energi listrik. Tetapi tidak semua energi foton yang diserap dikonversikan menjadi energi listrik. Tetapi tidak semua energi foton yang diserap
di
dikonversikonversikan kan mmeenjnjaadi di eenenergi rgi lliistristrik. k. HHaanya nya ffoton yaoton yang mng meemmpunypunyaai i eenenergi rgi ffotonoton cukup (h
cukup (hνν>>EEgg) untuk me) untuk mengangatasi ctasi celelah ah enenergi ergi yang yang dadapapat dit dikonversikonversikan. Dkan. Dalalaamm pe
pertirtidadaksamksamaaaan di n di ataatas h ads h adalalah konstaah konstanta Plnta Plananck ck ((6,626 x 106,626 x 10-3-344 J J ..ss..),), νν adaadallahah frekuensi foton (Hz) dan E
frekuensi foton (Hz) dan Egg Sem
Semakiakin tin tinggnggi i iintentensinsitas tas cahcahaya aya dedengangan en enenergi rgi ffoton hoton hνν >> EE a
adadallaah eh enenergi rgi cecellaah eh enenergi rgi (eV(eV).).
g g ε ε , maka , maka sem
semakiakin ban banyak jnyak jumumllah foton yang diah foton yang diteriterimma sea sel l surya, surya, sesehihingga ngga jjumumllah ah paspasanganganan el
elektron daektron dann holehole yang dyang diibanbangkigkitktkan an semsemakiakin ben besar. Ksar. K arena arena pengapengaruh meruh medandan lliistristrik (k ( ) ma) maka pka peemmbabawa mwa muauatatan bn beebabas (els (eleektron daktron dann holehole) ) yang terdapayang terdapat dit di da
daeraerah lh lapapiisasan den deplplesesi i akaakan mn menendadapapat gaya lt gaya liistristrik sebek sebesasarr F
F =q=qε ε (1(1))
di
dimmana ana q adaq adallah mah muatauatan eln elektrektron atauon atauholehole(Y a(Yani 20ni 200808).). K
Ketietika peka persamrsambungbungan an didihubuhubung sing singkat (ngkat ( short-circuit short-circuit ) maka pem) maka pemiisahansahan m
muatauatan yang terjn yang terjadi adi memenyebanyebabkan tibkan timmbulbulnya arus pada nya arus pada kawat penghubungkawat penghubung ((didisesebut abut arus hubung rus hubung sisingkat,ngkat, Isc Isc papada Gamda Gambabar r 11a11a)). . KKetietika kka kawaawat penght penghubunubungg dibuka (
dibuka (open circuit open circuit ), maka), makaholehole akan akan bebergerak dargerak dari ri dadaeraerah deh deplplesesi i mmenenujuju siu sisi si p,p, de
demmiikikian an pulpula ea ellektron bergeektron bergerak merak menujnuju siu sisi si n mn menenghaghasisillkan pekan perbedarbedaan an potenpotensisialal an
antara kedua tara kedua sisisi si ((didisebsebut tegaut tegangangann open circuit open circuit ,, V V ococ pada pada GGamambar 11b)bar 11b)..
K
Karaarakterikterististik ak arus-rus-tegteganangagan n pepersamrsambungbungan an p-p-n n seseteltelah ah didiiillumumiinanasi si cahcahayaaya di
didapadapatktkan an pada pada persampersamaaaan (4) n (4) didikurkurangi rangi rapaapat arust arus short-circuit short-circuit ..
G
Gamambabar 10 r 10 SemSemiikonduktor yang konduktor yang didiiillumumiinanasi csi cahahaya aya dedengangan n enenergi fergi foton yaoton yangng llebebiih beh besasar r dadariripapada bada bandgandgap semp semiikonduktor konduktor ((Soga 200Soga 2006)6)
G
Gamambabar 11 Dr 11 Diiagagram ram enenergi ergi papada da pepersamrsambungbungan an p-p-n ketin ketika dika diiillumumiinanasi si cahacahayaya dengan energi foton (h
dengan energi foton (hνν) ) yayang lng leebibih beh besasar dari r dari babandndgagap (a) kp (a) keetitikaka di
dihubuhubung ng sisingkat ngkat (( short circuit short circuit ) dan (b) ketika hubung singkat dibuka) dan (b) ketika hubung singkat dibuka ((open circuit open circuit ) ) (S(Soga oga 2002006)6)
sebagai berikut: sebagai berikut: SC SC nkT nkT qV qV o o ee J J J J J J == // −−11−− (2 (2)) J
J ikika a ddiaiassuummssikikaan n luluaas s ppeerrmmuukkaaaan n sseel l ssuurryya a aaddaalalah h ssaattu u ssaattuuaan n luluaass, , mmaakkaa karakteri
karakterististik arus-k arus-tegteganangagan dan dapapat dit dinyatanyatakan olkan oleh peh persaersammaaaan ben beririkut :kut : SC SC nkT nkT qV qV o o ee I I I I I I == // −−11−− (3(3)) K
Keetitika ka didihubhubungung--buka buka ((open circuit open circuit )), arus yang , arus yang mmenengagalliirr I I ==00, , sesehihingnggaga
teg
tegangangan opean open cin circuircuit bit bisa disa dinyatanyatakan sebakan sebagagaii + + = = lnln 11 O O SC SC OC OC I I I I q q nkT nkT V V (4(4)) P
Pememananffaaaatan petan persamrsambungbungan sean semmiikonduktor konduktor sepseperti erti iini ni mmengenghahasisillkankan pe
perubahrubahan an enenergi ergi dadari ri enenergi ergi ffoton caoton cahaya haya mmenenjjadadi i enenergi ergi lliistristrik secak secara lra lanangsunggsung.. Sehi
Sehingga ngga pepersamrsambungbungan ian ini ni didisesebut jbut juga uga sesell photovoltaic photovoltaic aatatau lu leebibih seh seriring ding disesebutbut se
sebabagagai i sel sel surya (surya ( solar solar cell cell )). K. K arenarena a kedua kedua titipe pe semsemiikonduktor konduktor yang yang didigunagunakankan um
umumumnya zat panya zat padat, madat, maka sel ka sel sursurya yang ya yang didibuat dabuat dari ri persampersambungabungan p-n p-n serin seringng pul
pula dia disebsebut sebut sebagagai ai ssolid-state solar cell olid-state solar cell . . DDaan karen karena na tetellah ah babanyanyak dik diaaplpliikasikkasikaan,n, se
sel l surya surya jjeeninis is ini ni seseriring ng jjuga uga didisesebut but sesel l surya surya konvenkonvensisionaonal l untuntukuk m
memembebedadakannya kannya dedengangan jn jeneniis ses sel l surya basurya baru yang mru yang mememiilliiki ki priprinsinsip kerjp kerja yaa yangng be
2.5.2 Sel Surya Hibrid 2.5.2 Sel Surya Hibrid
Tr
Traannssppoor r mmuuaattaan n ppaadda a sseemmikikoonndduukkttoor r oorrggaannik ik bbeerrggaannttuunng g ppaadda a kkeemmaammppuuaann pe
pemmbabawa mwa muauatan tan untuk muntuk meleliintantas das dari ri satu satu mmololekul ekul ke mke mololekul ekul llaiain. Ln. Loncataoncatann m
muauatan ptan pemembabawa dawa dari ri satu msatu mololekul ekul ke mke mololekul ekul llaiain din ditententukan oltukan oleh eh celcelah ah enenergiergi a
antantara tingkat ra tingkat eenenergi rgi HHOMOMO (O (high occupied molecule orbital high occupied molecule orbital ) dan LUMO () dan LUMO (lowest lowest unoccupied molecule orbital
unoccupied molecule orbital ). ). GGaammbabar 12 mr 12 meenunnunjjukkan tingkat eukkan tingkat enenergi rgi HHOMOMOO da
dan Ln LUUMMO padO pada a sesemmiikonduktor orkonduktor orgaganinik. Tk. Transpor mranspor muauatan tan papada da sesemmiikonduktorkonduktor organik lebih ditentukan oleh orbit ikatan
organik lebih ditentukan oleh orbit ikatan ππ daripada orbit ikatandaripada orbit ikatanσσ. Hal ini terjadi. Hal ini terjadi karena
karena enenergi ergi eksieksitasi tasi yang yang didibutuhbutuhkan olkan oleh eh elelektron paektron pada da orbiorbitaltal ππ mmenenujuju u orbiorbitaltal π
π* * yayang lng leebibih kecih kecil l didibabandndiingngkan dekan dengangan elektron yang ben elektron yang berada rada papada da orbiorbital tal iikatakatann σ
σ.. B
Bahahan an semsemiikonduktor okonduktor organirganik yang k yang didigunagunakan skan sebebagagai lai lapapiisasan an aktiktif f sesell surya da
surya dapapat berbet berbentuk mntuk mololekul ekul ataatau polu poliimmer konjer konjugaugat.t.
Gam
Gambabar 12 r 12 LLeveevel l eenenergi rgi mmololeekul kul konjkonjugugaat-t-ππ (eksitasi elektron dari orbital(eksitasi elektron dari orbital ππ kkee π
π*)*)
P
Penenememuauan penn pentiting untuk meng untuk menenemmukan seukan sel l surya orsurya orgaganinik k dedengangan efn efiisisienensisi ti
tinggnggi i yaiyaitu detu dengangan mn menenciciptaptakan sekan sel l suryasuryaheterojunctionheterojunction didimmanana a mmateateririal oral orgaganinikk m
meneeneririmma a elelektrektron danon danholehole yang lebih banyak jika dibandingkan piranti tunggalyang lebih banyak jika dibandingkan piranti tunggal sa
sajja yaa yang mng meenunnunjjukkkukkkan nan niillaai i eeffiisisieensi nsi yayang lng lebebiih bah baiik. k. DengDengaan mn meenggnggunaunakankan heterojunction
heterojunction, , eksieksiton ton ((iikatakatan n papasangsangan an elelektron-ektron-holehole) ) yang myang mengalengalamamii ffotogeotogenenerasi rasi papada da polpoliimmer daer dapat spat secaecara efira efisisien en didipipisasahkan mhkan menenjjadadi i pempembabawawa muatan pada
m
menengagallamami i rekombrekombiinanasi si dadallam am waktu siwaktu singkat. Pngkat. Pememiisahsahan man muauatan tetan terjrjadadi i papadada interface
interface anantara mtara mololekul ekul donor dan adonor dan asepseptor, tor, yang yang didimmedediiasi asi ololeh eh pepenurunanurunann po
potetensnsiiaal l yayang ng bebesasar. Sr. Seetetellaah teh terjrjaadi di ffoto-eksoto-eksiitatasi si eelleektron dktron daari ri HHOMOMO ke LO ke LUUMMO,O, e
elleektron daktron dapapat mt meellomompapat dat dari ri LLUUMMO donor (bahaO donor (bahan dn deengangan Ln LUUMMO yang O yang titinggnggii)) ke LUMO aseptor jika terdapat perbedaan potensial ΔΦ antara potensial ionisasi ke LUMO aseptor jika terdapat perbedaan potensial ΔΦ antara potensial ionisasi don
donor dan aor dan affiininitatas es elleektrktron aon aseseptor yang lebiptor yang lebih beh besasar dari r dari eenenergi rgi iikat ekat eksiksitonton (G
(Gaammbabar r 13). 13). PProses iroses ini ni didisesebut sebut sebabagagai i trantransfsfeer r mmuauatatan terfn terfotoiotoindunduksiksi, , dadapapatt m
memempermupermudah dah mmobiobilliitas mtas muatauatan ben bebas bas jjiikaka holehole tertitertingganggal l papada dda donor konor karearenana ti
tingngkakat Ht HOMOMOnya yaOnya yang lebng lebiih beh besasar. r. SebSebaalliiknyaknya, j, jiika HOka HOMMO aseO aseptoptor lr leebibih beh besasar,r, transf
transfer eksier eksiton sepeton sepenuhnya tenuhnya terjrjadadi i papada bada bahan dehan dengangan bandn bandgagap kp keciecil l yangyang di
disesertai rtai dedengangan kehn kehiillanangagan en enenergirgi.. P
Pememiisahsahan an eksieksiton yaton yang eng effiisisien en padpadaa heterojunctionheterojunction, , bahabahan donor n donor dandan ase
aseptor ptor sangasangat berhubungat berhubungan. Sn. Skalkala a jjarak optiarak optimmum um berhubungaberhubungan den dengan ngan panjpanjangang di
diffusi usi eeksiksiton, beston, besaarnya sernya sekikitatar r dadallaam sm skalkala na naanomnomeeteter. r. SelSelaaiin in itu, ktu, keetetebaballaann llapapiisasan an aktiktif f harus seharus sebabandinding dng dengengan an papanjnjanang peg penenetrasi trasi cahacahaya ya didimmana ana papadada se
semmiikonduktor orgakonduktor organinik, nik, nillaaiinya nya beberkrkiisasar ar antantara ra 80–200 80–200 nm nm (K(K iieetzke 2tzke 2007007).).
G
Gamambar 13bar 13 Interface Interface anantara dtara dua seua semmiikonduktor konduktor polpoliimmer yang beer yang berbeda rbeda ((D D == dono
donor, r, A A ==aaseseptor) yanptor) yang g dadapapat t mmeemmffaasisilliitatasi trsi traansfer mnsfer muauatatan n ololeehh pe
pemmiisahsahan ean eksiksiton ataton atau tru tranansfsfer eneer energirgi, , didimmanana sea semmua eua eksiksitonton di
ditrantransfsfeer dari r dari dondonor ke aor ke aseseptor (Kptor (K eeiitzke 20tzke 2007)07) B
Bahahan an ororgaganinik yang k yang didikonjkonjugaugasisikan dkan dengengan an polpoliimmer mer menenujujukkukkan an suasuatu situ siffatat optoe
optoellektroniektronik semk semiikonduktor konduktor sesepeperti rti sisiffat at mmekaekaninik dan k dan mmananffaaaat yang t yang didiharaharapkanpkan pa
pada da babahahan poln poliimmeer. r. DiDianantatara bera berbagrbagaai i jjeeninis ses sel l surya orgasurya organinik, k, sesel l surya orgasurya organinik- k-iinorgannorganiik mek merupakan rupakan jjeneniis yas yang sang sangangat mt menenjjananjjiikan dikan dimmanana a titidadak hanya k hanya mmememiilliikiki area
yan
yang dag dapapat dit dipipisasahkahkan sen secacara efektira efektif f tetetatapi pi jjuga uga mmeemmiilliiki ki dudua saa salluran yauran yangng terpi
terpisah sah untuk transport eluntuk transport elekron daekron dann holehole, yaitu m, yaitu masiasing-mang-masising ng sesemmiikonduktorkonduktor na
nanorod dnorod daan ln laapipisasan pn pololiimmeer (r (YY aangnget al et al . 2006).. 2006). K
Kaajjiiaan ten tentantang sng seel l susurya hrya hiibribrid orgad organinik-k-iinorgnorgaaninikk heterojunctionheterojunction diawalidiawali
dengan fotovoltaik organik berbasis molekul-molekul kecil, kemudian diikuti oleh
dengan fotovoltaik organik berbasis molekul-molekul kecil, kemudian diikuti oleh
sel fotovoltaik berbasis polimer.
sel fotovoltaik berbasis polimer. LuLuet al et al . (. (20092009) ) mmemembuabuat sel t sel surya hisurya hibribrid ded dengangann m
meenyanyammbunbungkagkan Cn CdS dendS dengagan poln poliimmeer r polpoly3-octyly3-octylthithiophopheene (Pne (P3OT3OT) ) yayangng m
merupaerupakan kan turunan turunan dari dari polpolythiythiopheophene ne dadan dn diipeperolroleh eh efiefisisienensi si konversi konversi sebsebesesarar 0,015 % den
0,015 % dengagan in intentensinsitas petas penyinyinanaran 100 mran 100 mWW//cmcm22. Dari penelitian ini diperoleh. Dari penelitian ini diperoleh rapat arus
rapat arus short short circuit circuit yayang keng kecicil l yayang dng diiaakikibabatkan otkan olleeh P3OT h P3OT yanyang teg tebabal l dadann m
mobiobilliitas ptas pemembabawa mwa muauatantannya yanya yang rendng rendahah. . KKeteetebaballan lan lapapiisasan Pn P3OT 3OT ternyaternyatata sangat m
sangat memempengaruhi pengaruhi besarnybesarnya Ia ISSCC dan Vdan VOCOC. Doping bahan HgCl. Doping bahan HgCl22
A
Aktiktiffiitatas fs fotofotofololtataiik pak pada da pepersamrsambunbungagan dun dua a sesemmiikonduktor orgakonduktor organinik tik tipepe--nn da
dan sen semmiikondukonduktor anorgaktor anorganinik tik tipepe--p tep tellaah dilh dilaakukan kukan ololeeh bh baanyanyak pek penenelliititi. S. S.A.A.. M
Mohaohammmmad ad ((20072007) tel) telah ah mmeneneleliiti ti efek fefek fotofotofololtaitaik padk pada a persapersammbungabungan ZnTn ZnTe e dadann polimer konduktif (PEO/polyethilene oxide-kitosan). Di dalam polimer itu polimer konduktif (PEO/polyethilene oxide-kitosan). Di dalam polimer itu di
ditamtambabahkan lhkan larutaarutan Nn NHH
pad
pada Ca CdSdS mengubah energi gap CdS dan meningkatkan konduktifitas listrik lapisan tipis mengubah energi gap CdS dan meningkatkan konduktifitas listrik lapisan tipis (Salinas
(Salinaset al et al . 2006).. 2006).
4
4I I sesebabagagai i eelleektrolktroliit. t. PPeenanammbabahahan konsen konsentrantrasi si NNHH44I I yayangng be
beragaragam mm menenunjunjukkukkan ean effek fek fotofotofololtaitaik k yang byang berageragam am pulpula. Da. Diimmana ana semsemakiakin ben besasarr konsentrasi NH
konsentrasi NH44I I yang diyang ditamtambahkan mbahkan maka seaka semmakiakin besan besar r IIsscc dan Vdan Voocc yangyang di
dihahasisillkankan. H. Haal l iini terjni terjaadi kdi karearena na eelleektrolktroliit bt beerfrfungungsi si sesebabagagai i aaseseptor eptor elleektron yaktron yangng be
