Gambar 4 a Struktur kristal silikon dengan sebuah atom pengotor valensi tiga menggantikan posisi salah satu atom silikon dan b struktur pita
energi semikonduktor tipe-p Sze dan Kwok 2007
Jika disinari cahaya, bahan semikonduktor akan mengalami efek fotovoltaik, yaitu penyerapan energi cahaya sehingga membangkitkan elektron
untuk tereksitasi ke pita konduksi dan menghasilkan arus listrik. Dari sifatnya tersebut maka bahan semikonduktor ini banyak digunakan sebagai bahan dasar
untuk berbagai macam piranti optoelektronik diantaranya fotodioda dan sel surya. Peristiwa hantaran listrik pada semikonduktor adalah akibat adanya dua partikel
masing-masing bermuatan positif dan negatif yang bergerak dengan arah yang berlawanan akibat adanya pengaruh medan listrik.
2.2 Cadmium Sulfida CdS
Selain silikon, yang merupakan bahan semikonduktor yang paling sering digunakan untuk aplikasi sel surya, banyak bahan semikonduktor lain yang
sedang dikembangkan saat ini. Diantaranya bahan semikonduktor yang banyak dikembangkan sebagai sel surya adalah senyawa II-IV dan I-III-VI. Beberapa
tahun terakhir, terjadi perkembangan yang sangat pesat dalam pengembangan semikonduktor II-IV yang digunakan pada sel surya. CdS merupakan bahan
semikonduktor logam chalcogenide II-IV yang memiliki celah energi sebesar 2,45 eV, indeks bias 2,5 dan termasuk semikonduktor tipe-n. CdS secara luas
digunakan untuk sel surya heterojunction CdSCdTe dan CdSCu
2
S. Hal ini disebabkan karena CdS memiliki energi bandgap menengah, efisiensi
konversinya cocok digunakan sebagai bahan sel surya, stabilitas dan biaya
produksinya rendah. Cadmium sulfida CdS sangat berguna dalam hal optoelektronika, piezo-elektronika, dan bahan semikonduktor. Film tipis CdS
sangat menarik terutama masalah efisiensi pengunaannya dalam pembuatan sel surya Patidar et al. 2004 dan Devi 2007
Penelitian tentang sifat fisika film CdS merupakan hal yang menarik. Film tipis CdS juga menarik jika digunakan untuk meningkatkan efisiensi sel surya.
Beberapa tahun terakhir, banyak bahan semikonduktor subgroup II–VI digunakan sebagai bahan pembuatan sel surya. Ada beberapa teknik pendeposisian yang
digunakan untuk menumbuhkan lapian CdS sehingga sifat optik, listrik dan strukturnya sesuai dengan yang diinginkan. Beberapa diantaranya menggunakan
pendeposisian secara kimia, physical vapour deposition, spray pyrolysis Hiie et
al . 2006
, electro deposition, chemical bath deposition Hiie et al. 2006,
Khallaf et al
. 2008 dan 2009, Zhou et al. 2008, Cetinorgu et al. 2006,
Metin et al. 2008 ,
teknik brush plating Murali et al. 2007, hidrotermal
Jinxin et al. 2007 dan lain-
lain. Dari semua teknik di atas, Chemical Bath Deposition CBD merupakan
teknik yang biasanya digunakan untuk menumbuhkan film tipis CdS. Teknik CBD memiliki banyak keuntungan seperti sederhana, tidak membutuhkan
peralatan yang canggih, bahan yang terbuang sedikit, merupakan cara yang ekonomis teknik pendeposisian pada area yang luas untuk semikonduktor
golongan II–VI seperti CdS, dan tidak menghasilkan gas yang beracun Cetinorgu
et al . 2006.
Metode CBD merupakan proses yang lambat, sehingga orientasi kristalnya dapat diatur dengan peningkatan struktur bulirnya. Film CdS yang
ditumbuhkan dengan metode CBD memiliki stoikiometri yang tinggi dan resistansi dark yang tinggi.
Teknik deposisi yang digunakan untuk menumbuhkan CdS telah banyak dilakukan dengan metode yang beragam. Penggunaan setiap metode ini akan
mempengaruhi sifat optik, listrik dan struktur CdS yang dihasilkan. Menurut beberapa literatur, struktur film tipis CdS yang dibuat dengan menggunakan
metode CBD dapat bermacam-macam tergantung pada kondisi deposisi. Strukturnya dapat berbentuk kubik, hexagonal atau campuran kedua fasa tersebut
Haider et al. 2008 dan Malinowska et al. 2005. Selain itu, banyak peneliti
mencatat bahwa terjadi pengotoran oleh oksigen dan nitrogen pada film tipis CdS
jika menggunakan metode penumbuhan dengan CBD. Selain itu, penggunaan complexing agent
juga dapat mempengaruhi sifat fisis CdS. Penambahan complexing agent
ammonium dapat memperbesar jumlah cadmium sulfida yang terbentuk dibanding molekul pengotor lainnya Malinowska et al. 2005.
Suhu annealing mempengaruhi ukuran kristal, sifat optik dan sifat listrik film CdS. Jika film CdS dianneling pada suhu kamar atau pada suhu rendah maka
akan terdapat molekul pengotor lain yang terbentuk seperti Cadmium sianida CdSN Gambar 5 Haider 2008.
K.R. Murali et al. 2007 menunjukkan bahwa ukuran kristal CdS meningkat jika CdS dideposisi pada suhu yang semakin tinggi. Karena ukuran
kristalnya berbeda, maka energi gapnyapun berbeda Gambar 6. Doping CdS
dengan unsur pada golongan IIIA seperti aluminum, indium, boron, dan galium dapat dilakukan untuk mengubah sifat listrik dan gap energi CdS. Pola difraksi
XRD yang diperoleh ketika CdS didoping Boron tidak terlihat adanya puncak baru yang menunjukkan bahwa ion B
3+
tidak mengubah kristal CdS. Semakin besar perbandingan konsentrasi Galium dan Cadmium maka energi gap CdSpun
berubah. Ion Ga
3+
mungkin malah menggantikan ion Cd
2+
. Hasil foto SEM menunjukkan morfologi CdS doping Galium tidak mengalami perubahan Khallaf
et al. 2009. Selain itu pula dilakukan doping dengan unsur golongan IIIA lainnya
yaitu Boron dan diperoleh hasil yang sama Khallaf et al. 2009.
Gambar 5 Difraksi sinar X film CdS pada suhu anneling yang berbeda Murali et
al . 2007
Gambar 6 Energi gap film CdS doping Galium sebagi fungsi perbandingan [Ga][Cd] Khallaf et al. 2009
2.3 Polytiophene
