pembasahan menyeluruh pada permukaan substrat tegangan permukaan diminimalisasi
yakni tidak ada getaran, tidak ada noda kering dan sebagainya. Piringan lalu
dipercepat dengan kecepatan rotasi yang spesifik, menyebabkan bulk dari cairan
terdistribusi merata. Proses spin coating dilakukan pada saat perubahan fase larutan
menjadi gel.
15
2.3.
Annealing
Kenaikan suhu
annealing akan
menaikkan ukuran grain dalam kristal film BST. Pada temperatur annealing 700
C struktur BST yang teramati adalah kubik
dengan konstanta kisi a = 3,97 Å untuk 30 mol stronsium.
16
Suhu annealing sangat berpengaruh pada film yang dihasilkan,
diantaranya struktur atom penyusun dan sifat listrik dari film. Suhu annealing dapat
meningkatkan kekerasan, mengurangi stress tegangan, meningkatkan kekuatan tarik dan
penurunan elastisitas.
17,18
Suhu annealing juga mempengaruhi bentuk ukuran butiran
dari film serta kerapatan film. Variasi suhu berfungsi untuk membentuk orientasi kristal
yang bersesuaian dengan orientasi kristal substrat. Pada suhu tinggi, ukuran butir
tampak lebih beraturan dibandingkan dengan suhu rendah.
19
Selama annealing
akan terjadi
penyusunan kembali
dislokasi untuk
mengurangi energi kisi energi potensial ion dalam bentuk kristal yang lebih rendah dari
atom netral, sedangkan batas butir tidak mengalami migrasi. Proses rekristalisasi akan
mengubah struktur kisi yang terdeformasi diganti oleh kisi baru tanpa strain regangan
melalui proses nukleasi dan pertumbuhan. Butir tumbuh dari inti yang terbentuk pada
matriks yang terdeformasi. Besarnya laju kristalisasi tergantung jumlah deformasi
sebelumnya, temperatur annealing dan kemurnian bahan. Pertumbuhan butir terjadi
pada saat kristalisasi primer terhenti kristal yang tumbuh telah
“menelan” semua bahan yang mengalami regangan. Pada saat
annealing , butir kecil menyusut dan yang
lebih besar tumbuh pertumbuhan butir.
17
2.4. Efek Fotovoltaik pada Sel Surya
Fenomena efek fotovoltaik yang merupakan konversi energi cahaya menjadi
energi listrik secara langsung terjadi pada piranti sel surya yang terdiri dari komponen
dasar bahan semikonduktor. Hingga saat ini dikenal berbagai struktur sel surya yang
memanfaatkan persambungan p-n pada semikonduktor. Ketika terjadi p-n junction
semikonduktor pada kesetimbangan termal, pembawa muatan negatif elektron pada n-
type berdifusi ke p-type sedangkan pembawa
muatan positif hole pada p-type berdifusi ke n-type
. Sampai terjadi akumulasi muatan berbeda pada kedua sisi persambungan
kemudian menghasilkan perbedaan potensial dan medan listrik elektrostatik yang
menghentikan proses difusi tersebut. Daerah persambungan tidak lagi memiliki muatan
bebas dan disebut daerah deplesi. Serta level energi fermi pada kedua tipe semikonduktor
tersebut menjadi segaris. Diagram pita energi pada persambungan semikonduktor p-n
junction
ditunjukkan oleh Gambar 2.1. Ketika sel surya menyerap foton dengan energi hv
lebih besar dari lebar celah pita energi E
g
semikonduktor, elektron-elektron tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi dan akan
menjadi elektron bebas.
21,22
Cahaya yang datang dengan panjang gelombang tertentu yang mengenai daerah
persambungan p-n sel surya menyebabkan absorpsi foton oleh bahan semikonduktor,
dan pasangan elektron-hole dihasilkan oleh sisi-n dan sisi-p dari persambungan, seperti
ditunjukkan pada halaman berikut oleh Gambar 2.2. Cahaya juga menyebabkan
masing-masing pembawa muatan minoritas yakni elektron dan hole berdifusi melewati
daerah p L
p
dan daerah n L
n
hingga batas persambungan daerah deplesi W dan
memungkinkan untuk melewati daerah ini akibat adanya medan listrik. Dengan
demikian, hole dan elektron masing-masing terlokalisasi pada sisi-p dan sisi-n. Lokalisasi
dari muatan tersebut menimbulkan arus listik photocurrent melewati hambatan yang
terhubung
dengan sel,
20,21,22
seperti ditunjukkan pada halaman berikut oleh
Gambar 2.3.
Gambar 2.1. Diagram pita energi persambungan p-n junction
semikonduktor.
22
Gambar 2.2. Absorpsi cahaya oleh sel surya.
21
Gambar 2.3. Difusi elektron-hole untuk memproduksi arus photocurrent.
21
Karakteristik suatu
sel surya
ditunjukkan oleh
beberapa besaran,
diantaranya daya keluaran, faktor pengisian fill factor, efisiensi konversi
η, serta kestabilan.
22
Besaran-besaran tersebut tidak diukur langsung, namun ada proses
pengukuran besaran lain yang diukur untuk menghitung besaran-besaran yang menjadi
karakterisik suatu sel surya, diantaranya tegangan sirkuit terbuka V
OC
, arus sirkuit singkat I
SC
, tegangan keluaran maksimum V
max
, dan arus keluaran maksimum I
max
.
22
Hubungan arus-tegangan sebuah sel surya p-n ketika tidak disinari, mirip dengan
karakteristik hubungan arus-tegangan pada sebuah dioda ideal, seperti ditunjukkan pada
persamaan 2.1
{ } 2.1
dengan I
s
arus jenuh dioda arus saturasi Ketika sel surya p-n disinari, akan
dihasilkan arus foto photocurrent akibat pembangkitan arus oleh foton hv, sehingga
persamaan 2.1 dapat ditulis menjadi persamaan 2.2
{ } 2.2
dengan I
ph
arus foto photocurrent, I
s
adalah arus saturasi, dan V adalah tegangan bias.
Untuk I
ph
I , persamaan 2.2 dapat ditulis
menjadi persamaan 2.3 {
} 2.3
pada rangkaian buka open circuit, I = 0, diperoleh persamaan 2.4
2.4 Potensial
sirkuit terbuka
V
OC
merupakan potensial maksimum yang dicapai ketika
hambatannya maksimum
agar pengabaian arus yang mengalir dari sel surya
dapat terjadi dan yang terbaca hanya perbedaan potensialnya saja. Arus sirkuit
singkat I
SC
merupakan arus maksimum yang dicapai jika sel surya dihubung singkat
dimana tidak ada potensial atau hambatan yang melintasi sel. Arus tersebut sama
dengan jumlah absolut dari foton yang dikonversikan menjadi pasangan elektron-
hole
.
21,22
Daya maksimum P
max
didefinisikan sebagai luasan efektif yang didapatkan dari
kurva hubungan antara tegangan terhadap arus sel surya. Contoh penentuan V
max
dan I
max
dapat diperoleh seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.4. Daya maksimum P
max
didefinisikan sebagai perkalian antara tegangan maksimum V
max
dengan arus maksimum I
max
, seperti ditunjukkan pada Persamaan 2.5.
22
2.5 Fill
factor FF
merupakan perbandingan antara daya maksimum P
max
dengan perkalian V
OC
dan I
SC
yang merupakan karakteristik daya ketika tidak ada
hambatan yang mengenai sel surya ketika disinari cahaya dengan intensitas tertentu.
Nilai fill factor menentukan keunggulan sel surya, namun fill factor yang baik belum
tentutidak selalu menghasilkan efisiensi yang baik pula. Nilai fill factor yang baik
secara teoritis mencapai 100 ketika kurva arus-tegangan
I-V yang
dihasilkan berbentuk sama dengan kurva daya
maksimum P
max
.
Gambar 2.4. Penentuan arus maksimum I
max
, tegangan maksimum V
max
, dan daya maksimum P
max
.
23
Nilai fill factor seperti ditunjukkan pada Persamaan 2.6.
22
2.6 Efisiensi
sel surya
merupakan kemampuan piranti sel surya untuk
mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik dalam bentuk arus dan tegangan listrik.
Efisiensi konversi ini bergantung pada sifat absorbansi bahan semikonduktor pada sel
surya terhadap foton yang diserapnya.
23
Nilai efisiensi sel surya adalah perbandingan dari
output listrik fotovoltaik tergenerasi dan energi dari cahaya yang masuk. Efisiensi
konversi energi sebuah sel surya ditulis dalam Persamaan 2.7:
2.7
2.5. Spektroskopi Optik
