peranan lapisan-i terhadap efisiensi sel surya p-i-n...
TRANSCRIPT
PERANAN LAPISAN-i TERHADAP EFISIENSI SEL SURYA p-i-n BERBASIS SILIKON AMORF TERHIDROGENASI (a-Si:H)
SUPRIANTO1109201710
DOSEN PEMBIMBINGProf. Dr. DARMINTO, M.Sc
PROGRAM MAGISTERBIDANG KEAHLIAN MATERIAL
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2011
PENDAHULUAN
GLASSITO
Lapisan p (a-Si:H)
Lapisan i (a-Si:H)Lapisan n (a-Si:H)
Logam Al
LATAR BELAKANG
RUMUSAN MASALAHBagaimana peranan lapisan-i terhadap efisiensi sel surya p-i-n berbasis a-Si:H.
TUJUANFabrikasi Sel Surya p-i-n berbasis Silikon
Amorf TerhidrogenasiMengetahui Peranan lapisan-i Terhadap
Efisiensi Sel Surya p-i-n Berbasis Silikon Amorf Terhidrogenasi
PENDAHULUAN
BATASAN MASALAH
Deposisi lapisan a-Si:H tipe p, tipe-i dan tipe n dilakukan menggunakan sistem RF-PECVD 13,56 MHz di atas substrat glass corning Eagle XG berukuran 10 x 10 cm2
dengan ketebalan 1,1 mm. Sedangkan deposisi sel surya p-i-n
berbasis a-Si:H dilakukan di atas substrat glass ITO berukuran 10 x 10 cm2 dengan ketebalan 1,1 mm.
PENDAHULUAN
Kajian Pustaka
• Kelebihan dan Kekurangan Sel Surya amorf
Kelebihan Optical bandgap a-Si:H ~1,8 eV Koefisien absorbsi cahaya tampak
a-Si:H (~106 cm-1). Temperatur penumbuhannya
rendah, yaitu 150ºC-270ºC.
Kekurangan Memilki struktur kurang baik, dan
efisiensi konversinya lebih rendahdibanding c-Si
p a-Si:H
i a-Si:Hn a-Si:H
elektron
lubang
Cahaya matahari
Lapisan-i yang terlalu tebal dapat menyebabkan:• Semakin efisien cahaya yang diserap• Menurunkan Fill factor
Kajian Pustaka
Lapisan-i yang terlalu tipis dapat menyebabkan:• Semakin berkurang cahaya yang diserap• Meningkatkan Fill Factor• Arus hubungan pendek ISC berkurang
hubungan ketebalan lapisan-i dengankarakteristik I-V sel surya
METODOLOGI PENELITIAN
Tebal lapisan
KonduktivitasVariable aliran H2yang diubah
Lapisan tipe-n
Lapisan tipe-i
Lapisan tipe-p
P = 530 mTorr
SiH4 20 sccm
H2 70 sccm
B2H6 2 sccm
P = 530 mTorr
SiH4 20 sccm
P = 530 mTorr
SiH4 20 sccm
H2 70 sccm
PH3 3 sccm
Metodologi pengaturan parameter pembuatan lapisan tipe-p, tipe-i dan tipe-n
METODOLOGI PENELITIAN
Tipe-p
PL3
T = 270 CP = 530 mTorrt = 30 menit
dummy
PL3
Substrat dipindahkanke ITZ
Tipe-i
PL3
T = 270 CP = 530 mTorrt = 20 menit
Tipe-n
PL3
T = 270 CP = 530 mTorrt = 30 menit
Substrat dimasukkan
T = 270 CP = 530 mTorrt = 30 menit
Sel Surya p-i-n
evaporator Karakteristik I-V-Effisiensi-Fill Factor-Struktur permukaan dan ketebalan
Sel surya p-i-n
Substrat dikeluarkan
Diagram Fabrikasi Sel Surya p-i-n
• Alat dan Bahan• Kaca ITO (100 x 100 x 1,1 mm3)• Corning Glass Eagle XG (100 x 100 x 1,1) mm3
• Alkohol (Ethanol C2H5OH 96%)• Sistem Plasma Enhanced Chemical Vapour
Deposition (PECVD)• Perangkat Nanocalc 2000 dan software• Perangkat 4 point probe• Kawat Tungsten• Aluminium• evaporator
METODOLOGI PENELITIAN
METODOLOGI PENELITIAN
No Tipe
lapisan
Laju
(SiH4)
(sccm)
Laju
(H2)
(sccm)
Laju
(B2H6)
(sccm)
Laju
(PH3)
(sccm)
Suhu
Substrat
(ºC)
Daya
RF
(watt)
Tekanan
deposisi
(mTorr)
Waktu
deposisi
(menit)
1 lapisan-p 20 70 2 - 270 5 530 30
2lapisan-i
20 50 - - 270 5 530 30
3 20 70 - - 270 5 530 30
4 lapisan-n 20 70 - 3 270 5 530 30
optimasi parameter deposisi lapisan p-i-n a-Si:H
METODOLOGI PENELITIANFabrikasi Sel Surya
Fabrikasi Sel Surya METODOLOGI PENELITIAN
Karakteristik I-V
V
A
Vm Voc
METODOLOGI PENELITIAN
Hasil dan Pembahasan
Lapisan tipe-pKetebalan pada lapisan-p yang dideposisi di dalam PECVD selama 30 menit sebesar 315 nm dan laju deposisi sebesar 1,75 Å/s serta konduktivitas terang dan gelap yang masing-masing sebesar 4,0 x 10-3 dan 3,5 x 10-3 S/cm.
Lapisan tipe-nKetebalan pada lapisan-n yang dideposisi di dalam PECVD selama 30 menit sebesar 318 nm dan laju deposisi sebesar 1,77 Å/s serta konduktivitas terang dan gelap yang masing-masing sebesar 3,55 x 10-2 dan 2,37 x 10-2 S/cm
Karakterisasi lapisan tipe-p, tipe-i, dan tipe-n
• Ketebalan dan laju deposisi lapisan-i
Hasil dan Pembahasan
Sampel SiH4
(sccm)
H2
(sccm)
Ketebalan
(nm)
Laju deposisi
(Å/s)
1 20 50 315 1,75
2 20 70 300 1,67
Karakterisasi lapisan tipe-p, tipe-i, dan tipe-n
SampelLaju H2
(sccm)
Laju deposisi
(Å/s)σd (S/cm) σph (S/cm)
Fotorespon
(σph/ σd)
1 50 1,75 3,63 x 10-8 4,33 x 10-4 1,19 x 104
2 70 1,67 3,8 x 10-9 5,87 x 10-5 1,53 x 104
Hasil dan Pembahasan
• Konduktivitas gelap dan konduktivitas terang sampel a-Si:H tipe-i
Karakterisasi lapisan tipe-p, tipe-i, dan tipe-n
Struktur permukaan sel surya p-i-n Hasil dan Pembahasan
Karakteristik I-V sel surya Hasil dan Pembahasan
Grafik karakteristik sel surya a-Si:H pada luas 1 cm2dengan laju Hidrogen 50 sccm
Grafik karakteristik sel surya a-Si:H pada luas 1 cm2 dengan laju Hidrogen 70 sccm
ISC = 1,6 mA/cm2
VOC = 0,454 voltη = 1,18%
ISC = 2,71 mA/cm2
VOC = 0,568 voltη = 2,7%
Hasil dan Pembahasan
Grafik karakteristik sel surya a-Si:H pada luas 0,25 cm2 dengan laju Hidrogen 70 sccm
Karakteristik I-V sel surya
ISC = 6,58 mA/cm2
VOC = 0,449 voltη = 5,31%
KESIMPULAN• Telah berhasil difabrikasi sel surya p-i-n berbasis silikon amorf• Lapisan tipis a-Si:H telah diaplikasikan sebagai lapisan-i sel surya p-
i-n silikon amorf dengan variasi laju Hidrogen 50 sccm dan 70 sccm dengan ketebalan masing-masing sebesar 3150Å dan 3000 Å, sedangkan ketebalan lapisan-p dan lapisan-n dibuat konstan yaitu sebesar 3150Å dan 3180Å. Di bawah penyinaran dengan intensitas 24,7 mWatt/cm2 pada luasan 1 cm2 di dapatkan nilai karakteristik sel surya p-i-n terbaik pada ketebalan sebesar 3000Å dengan ISC dan VOC masing-masing sebesar 2,71 mA/cm2 dan 0,568 volt, denganeffisiensi sebesar 2,7 %.
• Nilai Optimum karakteristik I-V sel surya p-i-n berbasis silikon amorf terhidrogenasi diperoleh pada luas 0,25 cm2 dengan nilai ISC dan VOC masing-masing 6,58 mA/cm2 dan 0,449 volt dengan effisiensi
5,31%.
TERIMAKASIH