ix
DAFTAR ISI
PERNYATAAN BEBAS PLAGIARISME ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN TUGAS ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
HALAMAN MOTO ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN ... xviii
INTISARI ... xxii
ABSTRACT ... xxiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1. Latar Belakang ... 1
I.2. Perumusan Masalah ... 2
I.3. Tujuan Penelitian ... 2
I.4. Batasan Masalah ... 3
x
BAB II STUDI PUSTAKA ... 4
BAB III DASAR TEORI ... 8
III.1. Atom ... 8
III.2. Ikatan Atom ... 8
III.2.1. Ikatan Ion ... 9
III.2.2. Ikatan Kovalen ... 9
III.3. Model Pita Energi ... 10
III.4. Semikonduktor ... 11
III.5. Semikonduktor Intrinsik ... 13
III.6. Semikonduktor Ekstrinsik ... 13
III.6.1. Semikonduktor Tipe N ... 14
III.6.2. Semikonduktor Tipe P ... 15
III.7. PN Junction ... 16
III.8. Pembentukkan PN Junction ... 16
III.8.1. Difusi dengan Konsentrasi Dopan pada Permukaan Konstan ... 17
III.8.2. Difusi dengan Konsentrasi Total Dopan Konstan ... 18
III.9. Sinar Matahari ... 20
III.10. Absorpsi ... 21
III.11. Generasi ... 22
III.12. Rekombinasi ... 22
III.12.1. Rekombinasi Auger ... 23
xi
III.14. Panjang Difusi ... 24
III.15. Probabilitas Koleksi ... 24
III.16. Prinsip Kerja Sel Surya ... 26
III.17. Efisiensi Kuantum ... 27
III.18. Karakteristik Sel Surya ... 29
III.19. Spectral irradiance ... 30
BAB IV PELAKSANAAN PENELITIAN ... 31
IV.1. Alat Penelitian ... 31
IV.2. Bahan Penelitian ... 32
IV.3. Tata Laksana Penelitian ... 32
IV.3.1. Studi Literatur ... 33
IV.3.2. Simulasi ... 33
IV.3.3. Pengolahan Data ... 39
IV.3.4. Analisis dan Penarikan Kesimpulan ... 40
IV.3.5. Rekomendasi Desain Lapisan Emiter ... 40
IV.3.6. Penulisan Laporan ... 40
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41
V.1. Pengaruh Kedalaman Junction dan Konsentrasi Puncak Dopan pada Profil Distribusi Dopan Erfc dan Gaussian terhadap Nilai EKI pada Panjang Gelombang 480 nm, 700 nm dan 1000 nm... 41
V.1.1. Pengaruh Profil Distribusi Dopan terhadap Nilai EKI ... 41
xii
V.1.3. Pengaruh Kedalaman Junction pada Konsentrasi Puncak Dopan
1x1020 cm-3 terhadap Nilai EKI ... 48
V.1.4. Pengaruh Konsentrasi Puncak Dopan pada Kedalaman Junction 1,56 μm terhadap Nilai EKI ... 50
V.1.5. Pengaruh Konsentrasi Puncak Dopan pada Kedalaman Junction 15 μm terhadap Nilai EKI ... 51
V.2. Pemilihan Panjang Gelombang dengan Jumlah Foton Terbanyak ... 52
V.3. Perbandingan Nilai EKI pada Panjang Gelombang 669 nm dengan Efisiensi Sel Surya. ... 54
V.4. Batasan Desain Lapisan Emiter ... 62
V.5. Rekomendasi Desain Lapisan Emiter pada Profil Distribusi Dopan Erfc ... 62
V.6. Rekomendasi Desain Lapisan Emiter pada Profil Distribusi Dopan Gaussian... 64
V.7. Perbandingan Rekomendasi Desain Lapisan Emiter pada Profil Distribusi Dopan Erfc dan Gaussian ... 66
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 67
VI.1. Kesimpulan ... 67
VI.2. Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA ... 69
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Rangkuman penelitian-penelitian terkait ... 6
Tabel 4.1 Parameter dasar sel surya referensi [4] ... 34
Tabel 4.2 Variabel bebas simulasi 1 ... 37
Tabel 4.3 Variabel bebas simulasi 2 ... 38
Tabel 5.1 Karakteristik sel surya menggunakan desain lapisan emiter pada profil distribusi dopan Erfc ... 64
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Struktur atom [9] ... 8
Gambar 3.2 Skema ikatan ion [9] ... 9
Gambar 3.3 Skema ikatan kovalen [9] ... 10
Gambar 3.4 Skema pita energi [10] ... 11
Gambar 3.5 (a) Pita energi konduktor, (b) pita energi isolator, (c) pita energi semikonduktor [9] ... 12
Gambar 3.6 Semikonduktor intrinsik [9] ... 13
Gambar 3.7 a) Semikonduktor tipe n b) semikonduktor tipe p [9] ... 13
Gambar 3.8 a) Posisi elektron donor sebelum eksitasi b) posisi elektron donor setelah eksitasi [9] ... 14
Gambar 3.9 a) Posisi hole aseptor sebelum eksitasi b) posisi hole aseptor setelah eksitasi [9] ... 15
Gambar 3.10 Mekanisme terbentuknya daerah deplesi [11] ... 16
Gambar 3.11 Profil distribusi dopan Erfc [12] ... 18
Gambar 3.12 Profil distribusi dopan Gaussian [12] ... 19
Gambar 3.13 Spektrum distribusi energi matahari [2] ... 20
Gambar 3.14 Koefisien absorpsi terhadap panjang gelombang [2] ... 21
Gambar 3.15 Proses generasi [11] ... 22
Gambar 3.16 Proses rekombinasi Auger [13] ... 23
xv
Gambar 3.18 Probabilitas koleksi dan laju generasi [2] ... 26
Gambar 3.19 Interaksi cahaya dengan sel surya [14] ... 27
Gambar 3.20 Grafik kuantum efisiensi [2] ... 29
Gambar 3.21 Kurva karakteristik sel surya [11] ... 30
Gambar 4.1. Flow chart tata laksana penelitian ... 33
Gambar 4.2. Tampilan PC1D ... 34
Gambar 4.3 Flow chart simulasi ... 36
Gambar 4.4 Flow chart simulasi 1 ... 37
Gambar 4.5 Flow chart simulasi 2 ... 38
Gambar 4.6 Flow chart simulasi 3 ... 39
Gambar 5.1 Grafik pengaruh profil distribusi dopan terhadap nilai EKI ... 42
Gambar 5.2 Grafik pengaruh kedalaman junction terhadap nilai EKI pada konsentrasi puncak dopan 1x1017 cm-3 ... 44
Gambar 5.3 Grafik laju generasi pada panjang gelombang 480 nm ... 45
Gambar 5.4 Grafik laju generasi pada panjang gelombang 700 nm ... 47
Gambar 5.5 Grafik laju generasi pada panjang gelombang 1000 nm ... 48
Gambar 5.6 Grafik pengaruh kedalaman junction terhadap nilai EKI pada konsentrasi puncak dopan 1x1020 cm-3 ... 49
Gambar 5.7 Grafik pengaruh konsentrasi puncak dopan pada kedalaman junction 1,56 μm terhadap nilai EKI ... 50
xvi
Gambar 5.9 Distribusi spectral irradiance setiap panjang gelombang ... 53 Gambar 5.10 Distribusi flux foton per perubahan panjang gelombang setiap
panjang gelombang ... 54 Gambar 5.11 Grafik nilai EKI pada panjang gelombang 669 nm terhadap nilai
konsentrasi puncak dopan pada kedalaman junction 2 μm ... 55 Gambar 5.12 Grafik efisiensi sel surya terhadap nilai konsentrasi puncak dopan
pada kedalaman junction 2 μm ... 55 Gambar 5.13 Grafik EKI pada panjang gelombang 669 nm terhadap nilai
kedalaman junction pada konsentrasi puncak dopan 5x1019 cm-3 dan 5x1020 cm-3 ... 56 Gambar 5.14 Grafik efisiensi sel surya terhadap nilai kedalaman junction pada
konsentrasi puncak dopan 5x1019 cm-3 dan 5x1020 cm-3 ... 57 Gambar 5.15 Grafik nilai EKI pada panjang gelombang 669 nm terhadap nilai
kedalaman junction pada konsentrasi puncak dopan 5x1018 cm-3 . 58 Gambar 5.16 Grafik efisiensi sel surya terhadap nilai kedalaman junction pada
konsentrasi puncak dopan 5x1018 cm-3 ... 59 Gambar 5.17 Grafik arus rangkaian pendek terhadap nilai kedalaman junction
pada konsentrasi puncak dopan 5x1018 cm-3 ... 59 Gambar 5.18 Grafik nilai EKI pada panjang gelombang 669 nm terhadap nilai
kedalaman junction pada konsentrasi puncak dopan 5x1017 cm-3 . 60 Gambar 5.19 Grafik efisiensi sel surya terhadap nilai kedalaman junction pada
konsentrasi puncak dopan 5x1017 cm-3 ... 61 Gambar 5.20 Grafik arus rangkaian pendek terhadap nilai kedalaman junction
xvii
Gambar 5.21 Grafik 3D nilai EKI pada panjang gelombang 669 nm terhadap kedalaman junction dan konsentrasi puncak dopan pada profil distribusi dopan Erfc ... 63 Gambar 5.22 Grafik 3D nilai resistansi keping terhadap kedalaman junction dan
konsentrasi puncak dopan pada profil distribusi dopan Erfc ... 64 Gambar 5.23 Grafik 3D nilai EKI pada panjang gelombang 669 nm terhadap
kedalaman junction dan konsentrasi puncak dopan pada profil distribusi dopan Gaussian ... 65 Gambar 5.24 Grafik 3D nilai resistansi keping terhadap kedalaman junction dan
xviii
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN
Lambang Romawi
Lambang Kuantitas Satuan
A Luasan sel surya cm2
c Kecepatan cahaya m/s
Cs Konsentrasi dopan permukaan cm-3
C(x) Konsentrasi dopan pada titik x cm-3
D Difusifitas dopan ke dalam wafer cm2/s
DA Konstanta rekombinasi Auger cm6/s
De Difusifitas elektron cm2/s
Dh Difusifitas hole cm2/s
E( ) Energi foton tiap panjang gelombang joule
EKE( ) Efisiensi kuantum eksternal tiap panjang gelombang - EKI( ) Efisiensi kuantum internal tiap panjang gelombang -
FF Fill factor -
F( ) Spectral irradiance tiap panjang gelombang cm-2s-1nm-1 G(x) Laju generasi di posisi x cm-3s-1
h Konstanta Planck joule.s
xix
Lambang Kuantitas Satuan
I( ) Intensitas tiap panjang gelombang watt/m2
Arus yang dibangkitkan cahaya mA
Imp Arus titik maksimum mA
Io Dark saturation current mA
Isc Arus rangkain pendek mA
k Koefisien ekstingsi -
kb Konstanta Boltzmann joule/K
L Panjang difusi μm
Le Panjang difusi elektron μm
Lh Panjang difusi hole μm
n Konsentrasi elektron cm-3
nb Faktor ideal -
ni Konsentrasi muatan intrinsik silikon cm-3
NA Konsentrasi dopan aseptor cm-3
ND Konsentrasi dopan donor cm-3
p Konsentrasi hole cm-3
PK(x) Probabilitas koleksi di titik x -
Pmax Daya maksimum watt
xx
Lambang Kuantitas Satuan
R( ) Fraksi intensitas yang dipantulkan pada setiap panjang gelombang
%
S Total konsentrasi dopan cm-2
t Waktu s
T Temperatur K
T( ) Fraksi intenstias yang ditransmisikan pada setiap panjang gelombang
%
Vmp Beda potensial titik maksimum mV
Voc Beda potensial rangkaian terbuka mV
W Ketebalan wafer μm
x Jarak dari permukaan μm
xxi Lambang Yunani
Lambang Kuantitas Satuan
Koefisien absorpsi cm-1
Panjang gelombang nm
Pi -
Lifetime rekombinasi Auger s
Lifetime hole s
Efisiensi sel surya %
( Flux foton tiap panjang gelombang cm-2s-1
( Flux elektron yang mengalir ke rangkaian tiap panjang gelombang
cm-2s-1