58 Gambar
2. Struktur material polimer terkonyugasi
10,11
.
v. Hipotesis
Polimer terkonyugasi seperti turunan polyp‐phenylene vinylene dan
polythiophene merupakan material yang mempunyai bandgap yang rendah 2,0 –
2,2 eV, penyerapan tinggi di daerah sinar tampak dan bersifat stabil
8,12
. Turunan
polyp ‐phenylene vinylene seperti [6,6]‐phenyl‐C61‐butyric acid methyl ester
PCMB banyak digunakan sebagai akseptor elektron, sedangkan sebagai donor
elektron umumnya poly3‐hexylthiophene atau disingkat dengan P3HT
13
. S.E.
Shaheen dkk
14
memperkenalkan teknik screen printing di dalam fabrikasi sel
surya bulk heterojunction. Material yang digunakan adalah campuran polimer [poly2
‐methoxy‐5‐3,7‐dimethyloctyloxy‐1,4‐phenylene vinylene] atau MDMO‐ PPV
dan [6,6 phenyl C61‐butyric acid methyl ester] atau PCBM. Efisiensi sel yang dihasilkan
adalah sekitar 4,3. B. Zhang dkk
15
juga menggunakan teknik screen printing
untuk membuat sel surya polimer dari campuran PCBM dan [poly 3‐ hexylthiophene]
atau P3HT dengan efisiensi sel 4,23. Faktor
yang mempengaruhi efisiensi sel surya polimer adalah efisiensi kuantum
internal atau penyerapan fotoncahaya oleh material aktif menjadi elektron
16
. Penyerapan foton dipengaruhi oleh morfologi permukaan polimer
17,18
. Oleh
karena itu yang menjadi fokus dalam penelitian ini adalah pengontrolan permukaan
polimer, yaitu dengan cara pengaturan komposisi campuran polimer MDMO
‐PPV PCBM dan P3HTPCBM, pengaturan tebal polimer serta penambahan partikel
ZnO.
59 II.
Metodologi. Kegiatan
ini seluruhnya akan dilakukan di laboratorium Bahan dan Komponen
Mikroelektronika PPET‐LIPI. Untuk kegiatan karakterisasi seperti SEM, XRD,
UV‐VIS, dan kurva I‐V dilakukan di laboratorium di luar PPET‐LIPI antara lain PPGL,
ITB, BATAN dan UGM. Penelitian
ini direncanakan memerlukan waktu selama 3 tiga tahun. Tahun pertama
2011 telah dilaksanakan pembuatan sel surya polimer MDMO‐PPV dan PCBM
sebagai active layer. Pada tahun kedua ini sebagai active layer akan digunakan
campuran polimer P3HT dan PCBM. Selanjutnya pada tahun ketiga untuk
lebih meningkatkan efisiensi sel surya dan menurunkan biaya proses maka ke
dalam campuran polimer akan ditambahkan partikel nano ZnO sehingga membentuk
sel surya hybrid polimersemikonduktor anorganik. Proses pembuatan sel
surya berbasis polimer terdiri dari beberapa tahapan proses, yaitu : a. Proses litografi lapisan ITO diatas substrat kacaplastik. Parameter proses yang
diamati adalah waktu etsa.
b. Proses pelapisan elektroda interface PEDOT:PSS diatas substrat kacaplastik yang
telah dilapisi ITO menggunakan teknik screen printing. Parameter proses yang
diamati adalah parameter printing dan temperatur dan waktu pengeringan.
c. Proses pelapisan polimer di atas lapisan PEDOT:PSS menggunakan teknik spin coating.
Parameter proses yang diamati adalah konsentrasi polimer, kecepatan
spin, serta waktu spin, temperatur dan waktu pengeringan. d. Proses pelapisan Alumunium di atas lapisan polimer menggunakan teknik
evaporasi. Parameter proses yang diamati adalah masing‐masing adalah waktu
dan arus deposisi untuk proses evaporasi.
e. Kapsulasi sel. Kapsulasi dilakukan dengan menutup permukaan atas sel dengan kaca
plastik menggunakan sealant sebagai media perekatnya, dilanjutkan dengan
proses pemanasan sekalian proses annealing. Parameter proses yang diamati
adalah temperatur dan waktu annealing. f. Karakterisasi I‐V. Karakterisasi dilakukan menggunakan sun simulator pada
kondisi temperatur 25 ºC dan radiasi 60 mWcm
2
. Diagram
alir proses
pembuatan sel surya berbasis polimer tersebut
di atas dapat
dilihat pada gambar 3. Dalam kegiatan ini dilakukan pembuatan sel surya polimer
masing‐masing di atas substrat kaca dan substrat plastik PET. Selain itu pada
kegiatan ini juga akan dibuat array dari 3 tiga buah sel dalam satu substrat, dimana
urutan prosesnya sama seperti yang tertera pada gambar 3, akan tetapi masker
yang digunakan berbeda. Gambar 4 memperlihatkan desain array dari 3 tiga
buah sel dalam satu substrat tersebut.
60 Gambar
3. Diagram alir proses
pembuatan sel surya berbasis polimer.
Gambar 4. Desain array dari 3 tiga buah sel polimer dalam satu substrat.
III. Faktor
risikokeberhasilan. Penelitian
ini akan dapat tercapai sesuai dengan target yang diharapkan karena
sumber daya manusia yang tersedia telah memiliki kompetensi dibidang fabrikasi
sel surya silikon kristal, proses screen printing dan proses kimia. Selain itu peralatan
pendukung tersedia dengan lengkap antara lain lemari asam, screen printer
dan conveyor furnace. Oleh karena itu penelitian ini mempunyai faktor keberhasilan
yang cukup tinggi. Faktor hambatan yang mungkin muncul adalah tertundanya
proses karakterisasi yang dilakukan melalui pihak luar jasa. IV.
Roapmap Hasil Penelitian
Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
Tahun I 2011 :
‐ 1 buah prototipe sel surya polimer MDMO‐ PPVPCMB
‐ publikasi 2 buah Tahun II 2012
: ‐ 1 buah prototipe sel surya polimer P3HTPCMB
‐ publikasi 2 buah Tahun III 2013 : ‐ 2 buah prototipe sel surya polimer hybrid ZnO
‐ publikasi 2 buah V.
Aspek Strategis
Penelitian ini mempunyai aspek strategis di dalam penguasaan
pengembangan material maju dan teknologi nano, khususnya dalam proses
pembuatan sel surya generasi ketiga. Peluang untuk mengembangkan proses
pembuatan sel surya berbasis polimer masih sangat terbuka lebar karena efisiensi
yang dihasilkan masih rendah dibandingkan dengan efisiensi sel berbasis silikon.
Oleh karena itu saat ini banyak peneliti dunia sedang giat melakukan penelitian sel
surya
berbasis polimer.
Sealant Substrat kaca
Substrat kaca ITO
PEDOT:PSS POLIMER
Aluminium
Struktur sel surya polimer
Substrat plastik PETglass ITO
PEDOT:PSS POLIMER
Aluminium ITO
PEDOT:PSS POLIMER
Aluminium ITO
PEDOT:PSS POLIMER
Aluminium
Substrat Gelasplastik dilapisi
ITO
Printing PEDOT:PSS Spin coating Polimer
Evaporasi Alumunium
Karakterisasi I-V Litografi ITO
Kapsulasi
61 VI.
Pelaksana Penelitian dan Institusi Mitra
Penelitian ini akan dilaksanakan di PPET – LIPI. Pelaksana yang akan terlibat
dalam penelitian ini berjumlah 9 sembilan orang dengan peran dan tanggung
jawab masing‐masing adalah sebagai berikut :
KEGIATAN PENANGGUNG
JAWAB PERSONIL
YANG TERLIBAT
1.
Persiapan bahan
Widhya Y
Erlyta, Poppy, Dede
2.
Preparasi peralatan dan masker
Grace A.Wahid,
Poppy, Danu
3.
Percobaan pelapisan PEDOTPSS
Shobih Erlyta,
A. Wahid
4.
Percobaan pembuatan polimer
hybrid ZnO
Erlyta Slamet
W, Grace
5.
Percobaan pelapisan polimer hybrid
ZnO Shobih
Erlyta, Grace
6.
Percobaan pelapisan kontak Al
Slamet W
Grace, A. Wahid, Danu
7.
Percobaan pembuatan sel surya
Erlyta A.Wahid,
Shobih, Slamet W
8.
Pengukuran kurva I‐V sel surya
A Wahid
Danu, Dede
9.
Analisa dan Evaluasi
Erlyta Shobih,
A. Wahid, Slamet W
10.
Pembuatan Laporan dan Publikasi
Erlyta Shobih,Poppy,
Widhya Y
VII. Jadwal
Kegiatan. Bulan
No. Kegiatan
dan Penanggung Jawab
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 1.
Studi literatur Erlyta
2. Persiapan
bahan Widhya Y 3.
Preparasi peralatan dan masker
Grace 4.
Percobaan pelapisan
PEDOTPSS Shobih
5. Percobaan
pembuatan polimer hybrid
ZnO Erlyta 6.
Percobaan pelapisan polimer
hybrid ZnO Shobih
7. Proses
pelapisan kontak Al Slamet
W 8.
Percobaan pembuatan sel surya
Erlyta 9.
Pengukuran kurva I‐V sel surya
A. Wahid
10. Analisa
dan Evaluasi Erlyta 11.
Laporan dan Publikasi Erlyta
62 VIII.
Rencana Capaian, Hasil, dan Pembahasan