56 I.
Pendahuluan
i. Latar
belakang, ruang lingkup dan batasan kegiatan
Pembangkit Listrik Tenaga Surya PLTS merupakan salah satu sumber energi
baru dan terbarukan yang prospektif untuk dikembangkan di Indonesia. Adapun
inti dari PLTS adalah sel surya, yaitu divais yang mampu mengubah cahaya
matahari menjadi listrik secara langsung. Sel surya generasi pertama, yaitu sel
surya yang menggunakan substrat silikon kristal, saat ini dianggap terlalu mahal
dan tidak dapat bersaing dengan pembangkit listrik lainnya seperti pembangkit
listrik tenaga air maupun pembangkit listrik tenaga uap. Oleh karena itu banyak
peneliti mulai mengembangkan sel surya yang lebih murah dengan menggunakan
material non‐silikon, yang disebut sebagai sel surya generasi kedua dan ketiga
1
. Pengembangan
sel surya generasi ketiga banyak dilakukan menggunakan teknologi
nano, salah satunya adalah sel surya yang menggunakan polimer sebagai material
aktifnya. Sel surya berbasis polimer ini, atau juga disebut sebagai sel surya plastik,
selain dapat diproduksi dengan biaya proses yang lebih murah, juga mempunyai
keunggulan lain, yaitu lebih fleksibel dan ringan. Meskipun demikian efisiensi
yang dihasilkan sekitar 6, masih lebih rendah dibandingkan dengan sel surya
silikon, sehingga masih banyak peluang yang dapat dilakukan untuk mengembangkan
sel surya berbasis polimer ini secara lebih intensif
2,3
. Dalam
penelitian ini akan dikembangkan proses pembuatan sel surya berbasis
polimer dengan metoda lapis tipis thin film menggunakan teknik screen printing.
Screen printing merupakan teknik yang umum digunakan dalam industri devais
elektronika karena merupakan teknik yang mudah, murah dan dapat diaplikasikan
pada area yang luas
4
. Dalam penelitian ini akan digunakan 2 dua
jenis campuran polimer yang berbeda yaitu [poly2‐methoxy‐5‐3,7‐
dimethyloctyloxy ‐1,4‐phenylene vinylene] MDMO‐PPV dan [6,6 phenyl C61‐
butyric acid methyl ester] atau PCBM dan poly 3‐hexylthiophene P3HT dan PCBM.
Selain itu juga akan dikembangkan pula 2 dua jenis hybrid polimer dengan
partikel ZnO, masing‐masing adalah MDMO‐PPV dengan partikel nano seng oksida
ZnO; dan P3HT dengan partikel ZnO.
Penelitian ini merupakan salah satu bentuk pelaksanaan dari tupoksi dan
renstra Puslit Elektronika dan Telekomunikasi LIPI dalam bidang pengembangan
bahan dan komponen mikroelektronika. Selain itu penelitian ini juga disesuaikan
dengan Program Tematik LIPI dalam bidang Sumber Energi Baru dan Terbarukan
maupun bidang Material Maju dan Nanoteknologi, serta Program Prioritas
Bappenas untuk LIPI dalam bidang Material Maju Advanched Material dan
Nanoteknologi.
ii. Perumusan
Masalah
Dalam proses pembuatan sel surya berbasis polimer hybrid itu permasalahan
yang akan diteliti dirumuskan sebagai berikut :
• Bagaimana pengaruh jenis polimer terhadap unjuk kerja sel. • Bagaimana pengaruh konsentrasi polimer terhadap unjuk kerja sel.
• Bagaimana pengaruh penambahan partikel nano ZnO ke dalam polimer
terhadap unjuk kerja sel.
• Bagaimana pengaruh tebal lapisan polimer hybrid terhadap unjuk kerja sel.
57 • Bagaimana pengaruh proses deposisi alumunium terhadap unjuk kerja sel.
iii. Tujuan dan Sasaran Penelitian.
Tujuan.
Penelitian ini bertujuan untuk dapat berperan aktif dalam pengembangan
material maju advanched material dan pengembangan sumber energi baru dan
terbarukan
yang merupakan program prioritas di lingkungan LIPI.
Sasaran.
Pengembangan proses pembuatan sel surya berbasis polimer di dunia saat
ini statusnya masih dalam tahapan riset dasar. Oleh karena itu sasaran yang
diharapkan dapat dicapai adalah mempunyai kemampuan dalam menguasai
teknologi pembuatan sel surya berbasis polimer sehingga dapat berkontribusi
dalam pengembangan teknologi pembuatan sel surya di dunia.
iv. Kerangka Analitik
Sel surya polimer merupakan sel surya dengan struktur bulk heterojunction
dimana molekul‐molekul dari dua jenis material polimer yang berfungsi sebagai
donor elektron tipe‐p dan akseptor elektron tipe‐n dicampur menjadi film bulk
sehingga membentuk heterojunction diantara keduanya
5
. Film bulk tersebut
berfungsi sebagai active layer yang berfungsi menyerap cahaya matahari dan
membangkitkan elektron pada saat cahaya matahari mengenai permukaan sel
surya. Elektron tersebut kemudian akan mengalir melewati elektroda alumunium
Al yang ada dibawahnya dan menuju ke elektroda transparan di atasnya
menghasilkan arus listrik
1
. Struktur sel surya polimer secara umum dapat dilihat
pada Gambar‐1 berikut.
Top electrode
Bottom electrode on transparent substrate
Active layer 100-200 nm
Gambar ‐1. Struktur sel surya polimer
6
. Polimer
yang dapat digunakan sebagai lapisan aktif active layer adalah material
yang kaya dengan donor maupun akseptor elektron, yaitu polimer terkonyugasi,
antara lain material turunan fulleren dan thiofen
5,7,8
Gambar 2.
Efisiensi sel surya yang dihasilkan bergantung pada material yang digunakan dan
proses penumbuhannya deposisi
9
.
58 Gambar
2. Struktur material polimer terkonyugasi
10,11
.
v. Hipotesis