Kata kunci: sel surya, ZnO, lapisan insulator dan morfologi.
Supriyanto, Agus; Adriyanto, Feri; Yofentina*)
Fakultas MIPA UNS, Penelitian, Dikti, Hibah Bersaing Lanjutan, 2006.
Penumbuhan lapisan insulator oksida P
O
di atas wafer InP dalam penelitian ini telah berhasil ditumbuhkan menggunakan furnace Naberthem electric yang ada di Sub. Lab. Fisika, Laboratorium Pusat MIPA, Universitas Sebelas Maret. Bahan yang digunakan sebagai substrat penumbuhan lapisan oksida adalah wafer p-InP yang orientasi kristalnya (110). Dengan variasi temperatur mulai 800 °C sampai dengan 1050 °C (dengan tiap kenaikan 50° C) dengan waktu pencapaian temperatur selama 15 menit. Oksidasi dipertahankan selama 20 menit. Diperoleh bahwa puncak orientasi kristal yang mendominasi pada lapisan insulator adalah (440) dan (511). Sedangkan wafer p-InP mempunyai orientasi kristal pada arah (110). Dengan demikian terlihat bahwa akibat efek oksidasi termal di atas wafer p-InP akan diperoleh lapisan oksida.
Penumbuhan lapisan tipis ZnO dalam penelitian ini menggunakan metode vacuum evaporation yang ada di Sub. Lab. Fisika, Laboratorium MIPA Pusat, Universitas Sebelas Maret. Bahan yang digunakan untuk pembuatan lapisan tipis adalah serbuk ZnO 99,95%. Bahan ini selanjutnya dipadatkan dengan cara dibuat pellet, yaitu dengan memanaskan serbuk ZnO di dalam vacuum furnace pada suhu 750° C. Kemudian serbuk dipres sampai terbentuk tablet. Setelah itu pellet ZnO ditimbang sesuai dengan massa yang diinginkan dan dipanaskan kembali di dalam vacuum furnace pada suhu 750° C, sehingga diperoleh pellet ZnO sebagai bahan evaporasi. Sedangkan substrat yang digunakan sebagai media penumbuhan lapisan tipis adalah kaca preparat dengan ukuran 1 x 2 cm. Ditemukan bahwa penambahan arus elektroda saat evaporasi dapat mempengaruhi struktur kristal dari lapisan tipis yang dihasilkan. Arus elektroda optimal agar diperoleh lapisan tipis ZnO adalah 72 A.
Variasi arus elektroda pada penumbuhan lapisan tipis dari pellet ZnO di atas substrat kaca dengan menggunakan metode vacuum evaporation juga dapat mempengaruhi sifat listrik dari lapisan yang dihasilkan. Sifat listrik lapisan tipis dari pellet ZnO yang optimal dicapai pada arus elektroda 64 A. Hal ini karena pada arus elektroda 64 A diperoleh nilai resistansi yang paling kecil, yaitu 106,92 Q.
Dari hasil optimasi pengontrolan parameter penumbuhan pada lapisan insulator POdan penumbuhan lapisan ZnO, maka parameter tersebut digunakan untuk fabrikasi sel surya dengan struktur InP/PO/ZnO. Dimana wafer InP dengan tipe-p di oksidasi dengan aliran oksigen menggunakan furnace Naberthem, setelah terbentuk lapisan insulator PO, kemudian di deposisi dengan lapisan ZnO menggunakan evaporator termal. Struktur devais sel surya InP/P2O/ZnO.
Karakterisasi yang digunakan dalam pengukuran devais sel-surya menggunakan sumber cahaya lampu dengan intensitas dan daya yang hampir menyamai intensitas dan daya yang dimiliki oleh sinar matahari yakni lampu bolam 100 Watt. Variabel hambatan mulai 10 H hingga 10.000 Q, kemudian di ukur tegangan (V) dan arus (I) dari setiap variasi hambatan yang berubah. Dari data tersebut dapat ditentukan nilai fill factor dan efisiensi sel-surya. Kurva karakterisasi I-V sel surya sebagai berikut: Dari hasil pengukuran karakterisasi sel-surya tersebut diperoleh nilai tegangan rangkaian terbuka Voc sel surya sebesar 438 mVolt, sedangkan arus rangkaian pendek atau Isc (short circuit current) sebesar 2,5 mA dengan nilai titik daya maksimum atau MPP (Maximum Power Point) adalah 566 mWatt. Dengan menggunakan persamaan 3.1, nilai efisiensi 77 diperoleh sebesar 5,66 %.
Variasi arus elektroda pada penumbuhan lapisan tipis dari pellet ZnO di atas substrat kaca dengan menggunakan metode vacuum evaporation juga dapat mempengaruhi sifat listrik dari lapisan yang dihasilkan. Sifat listrik lapisan tipis dari pellet ZnO yang optimal dicapai pada arus elektroda 64 A. Hal ini karena pada arus elektroda 64 A diperoleh nilai resistansi yang paling kecil, yaitu 106,92 Q.
Dari hasil optimasi pengontrolan parameter penumbuhan pada lapisan insulator PO dan penumbuhan lapisan ZnO, maka parameter tersebut digunakan untuk fabrikasi sel surya dengan struktur InP/PO/ZnO. Dimana wafer InP dengan tipe-p di oksidasi dengan aliran oksigen menggunakan furnace Naberthem, setelah terbentuk lapisan insulator PO, kemudian di deposisi dengan lapisan ZnO menggunakan evaporator termal. Struktur devais sel surya InP/P2O/ZnO.
Karakterisasi yang digunakan dalam pengukuran devais sel-surya menggunakan sumber cahaya lampu dengan intensitas dan daya yang hampir menyamai intensitas dan daya yang dimiliki oleh sinar matahari yakni lampu bolam 100Watt. Variabel hambatan mulai 10 H hingga 10.000 Q, kemudian di ukur tegangan (V) dan arus (I) dari setiap variasi hambatan yang berubah. Dari data tersebut dapat ditentukan nilai fill factor dan efisiensi sel-surya. Kurva karakterisasi I-V sel surya sebagai berikut: Dari hasil pengukuran karakterisasi sel-surya tersebut diperoleh nilai tegangan rangkaian terbuka Voc sel surya sebesar 438 mVolt, sedangkan arus rangkaian pendek atau Isc (short circuit current) sebesar 2,5 mA dengan nilai titik daya maksimum atau MPP (maximum power point) adalah 566 mWatt. Dengan menggunakan persamaan 3.1, nilai efisiensi 77 diperoleh sebesar 5,66 %.