Tujuan Penelitian Perumusan Masalah Hipotesis

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Suplai energi matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa yaitu mencapai 3 x 10 24 joule pertahun setara dengan 10 17 watt, besarnya 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. 1 Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 permukaan bumi dengan sel surya solar cell yang memiliki efisiensi 10 sudah cukup untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Perkembangan yang pesat dari industri sel surya yaitu pada tahun 2004 telah menyentuh level 1000 MW membuat banyak kalangan semakin melirik sumber energi masa depan yang menjanjikan ini. 1 Sel surya berbasis bahan silikon amorf telah dilakukan pada penelitian sebelumnya dengan nilai efisiensi mencapai 10,38. 2 Modul sel surya sendiri terdiri dari kaca pelindung transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan luar, serta material aktif pengubah energi cahaya menjadi energi listrik yang bersifat anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, serta persambungan semikonduktor p-type dan n-type untuk menghasilkan medan listrik. 3 Pembuatan sel surya berbahan dasar silikon amorf memerlukan teknologi tinggi dengan tingkat keberhasilan yang cukup tinggi pula. 1 Namun, teknologi yang dimiliki oleh Indonesia masih belum memungkinkan untuk membuat divais sel surya berbahan dasar silikon amorf sehingga perlu alternatif pembuatan sel surya dalam bentuk kristal dengan bahan lain misalnya barium strontium titanate Ba x Sr 1-x TiO 3 . 4 Bahan ferroelektrik BST diatas permukaan subsrat Si 100 tipe-p memiliki kemungkinan untuk digunakan sebagai bahan sel surya karena memiliki karakteristik seperti dioda p-n junction yang dapat berperilaku sebagai sel fotovoltaik. Secara umum, BST memiliki kisaran bandgap pada 3 eV serta nilai konduktivitas listrik yang ordenya 10 -5 Scm yang termasuk semikonduktor. 5 Konduktivitas listrik film BST meningkat seiring kenaikan intensitas cahaya yang datang pada permukaan. Ketika cahaya memiliki energi foton lebih besar dari energi bandgapnya, menyebabkan elektron tereksitasi dari pita valensi menuju pita konduksi. 6 Perbedaan pembawa muatan di p- type dan n-type pada p-n junction ini yang menyebabkan terjadinya arus ketika dihubungkan dengan rangkaian luar. Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan film BST di atas permukaan substrat Si 100 tipe-p dengan metode sol- gel process yang diikuti dengan proses spin coating . Dilakukan annealing dengan variasi waktu penahanan 8 jam, 15 jam, 22 jam, dan 29 jam pada suhu tetap 850 C. Persambungan p-n pada Si 100 tipe-p dan BST sebagai tipe-n, dapat berperilaku sebagai sel surya. Selanjutnya dilakukan pengujian sifat optik, perhitungan konduktivitas listrik dan pengujian arus- tegangan fotovoltaik dari sel surya film BST.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan umum penelitian ini adalah membuat sel surya dari bahan film ferroelektrik BST, sedangkan tujuan khusus dari penelitian ini adalah: 1. Melakukan penumbuhan film BST murni di atas permukaan substrat silikon 100 tipe-p dengan variasi waktu penahanan annealing 8 jam, 15 jam, 22 jam, dan 29 jam menggunakan metode sol-gel process yang diikuti spin coating . 2. Menguji sifat optik dari sel surya film BST, meliputi karakterisasi spektrum serapan, perhitungan indeks bias, serta perhitungan bandgap. 3. Menguji sifat listrik sel surya film BST, meliputi konduktivitas listrik dan arus- tegangan, fill factor, serta efisiensi sel surya film BST.

1.3. Perumusan Masalah

1. Bagaimana karakteristik sifat optik meliputi: reflektansi, indeks bias, dan bandgap dari film BST yang dibuat dengan variasi waktu annealing ? 2. Bagaimana karakteristik konduktivitas listrik dari film BST yang dibuat dengan variasi waktu annealing ? 3. Bagaimana parameter-parameter sel surya meliputi: arus dan tegangan maksimum, daya maksimum, fill factor, serta efisiensi dari film BST yang dibuat dengan variasi waktu annealing ?

1.4. Hipotesis

Perbedaan waktu penahanan annealing pada suhu tetap 850 C, mempengaruhi ukuran butir dan struktur kristal. Pada proses annealing terjadi pemuaian butir kristal. Waktu penahanan annealing yang relatif lebih singkat untuk berlangsungnya kristalisasi, dianggap terjadi kristalisasi yang belum sempurna, dalam hal ini diprediksi terjadi pada waktu penahanan annealing 8 jam. Pada waktu penahanan tertentu prediksi waktu annealing 15 jam terjadi pemuaian kristal namun belum seragam. Kemudian pada prediksi waktu annealing 22 jam terjadi “butir kristal lebih besar menelan butir yang lebih kecil” sehingga butir berukuran semakin besar. Sedangkan pada prediksi waktu annealing 29 jam, butir besar yang tumbuh setelah menelan butir kecil, lebih berukuran seragam dan kompak, kemudian terjadi pemadatan. 16-19 Struktur kristal yang berubah akibat variasi waktu annealing tersebut dapat mempengaruhi sifat optik meliputi: spektrum daerah serapan, indeks bias, dan bandgap, serta sifat listrik meliputi: konduktivitas listrik dan parameter-parameter sel surya dari sel surya berbasis film ferroelektrik BST.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA