Perkembangan Penelitian Semikonduktor TESIS. Trisma Jaya Saputra S951108018

14

2.2. Perkembangan Penelitian Semikonduktor

Laporan penelitian yang berhubungan dengan pemanfaatan semikonduktor untuk pemanenan energi telah banyak diteliti. Terdapat dua material semikonduktor utama yang dikembangkan pada sel surya jenis DSSC yaitu ZnO dan TiO 2 . Fungsi semikonduktor dalam DSSC adalah mengonversi energi foton melalui mekanisme eksitasi elektron berdasarkan perbedaan celah energi. Celah pita energi yang dimiliki ZnO hampir sama dengan yang dimiliki TiO 2 . Namun demikian, telah dilaporkan bahwa efisiensi sel surya menggunakan semikonduktor ZnO masih lebih rendah dibandingkan efisiensi sel surya dengan menggunakan semikonduktor TiO 2 . Beberapa faktor yang mungkin menjadi penyebab adalah karena pelarutan dari ZnO, pembentukan agregat pewarna-Zn 2+ , efisiensi injeksi elektron yang lebih rendah, efisiensi regenerasi pewarna yang rendah, dan meningkatnya kepadatan perangkap permukaan setelah penyerapan pewarna Wong, et al., 2012. Di sisi lain ZnO mempunyai mobilitas elektron yang lebih tinggi sehingga rekayasa material ZnO untuk mengoptimalkan kemampuan mobilitas elektronnya terus dilakukan. Pada saat ini, rekayasa material ZnO untuk DSSC diarahkan untuk meningkatkan efisiensi DSSC melalui perubahan bentuk ZnO atau perubahan sifat dari ZnO. Bentuk ZnO yang telah dikaji antara lain bentuk susunan bertingkat dimana menghasilkan efisiensi DSSC sebesar 3,51. Bentuk dan ukuran nanomaterial yang seragam sangat berpengaruh terhadap konektifitas antar semikonduktor sehingga mempengaruhi tinggi rendahnya nilai efisiensi DSSC Chou, et al., 2007. Bentuk ZnO nanorod juga dilaporkan telah mampu meningkatkan efisiensi dari 1,8 menjadi 2,7 dengan kondisi penyinaran yang sama Takanezawa, et al., 2007. Semikonduktor berbentuk nanoporous juga telah menunjukkan injeksi electron dari pewarna yang sangat cepat Suresh, et al., 2011. Dari penelitian-penelitian tersebut terungkap bahwa bentuk ZnO memberi pengaruh terhadap efisiensi sel surya. Selain besar kecilnya celah pita energi dan bentuk dari material semikonduktor, pengembangan semikonduktor untuk DSSC juga harus memperhitungkan penyerapan spektrum cahaya, kemudahan perpindahan elektron, penyerapan bahan pewarna, umur aktif elektron, dan kecepatan elektron mengisi kembali. Secara umum dapat dimengerti bahwa untuk mendapatkan kinerja sel surya yang optimal diperlukan beberapa faktor seperti injeksi elektron yang cepat, penyerapan bahan pewarna yang tinggi, umur elektron commit to user commit to user 16 elektron kedalam pita konduksi semikonduktor yang telah terjadi pengosongan elektron. Transfer elektron yang keluar tersebut melintas melewati partikel-partikel semikonduktor menuju lapisan elektroda konduktif transparan FTO Fluorine doped Tin Oxide, selanjutnya ditransfer melewati rangkaian luar kemudian menuju elektroda lawan counter electrode. Elektron masuk kembali ke dalam sel melalui counter electrode dan bereaksi dengan I 3 - menghasilkan 3I - . Karena terdapat elektrolit sehingga reaksi berikutnya adalah reaksi oksidasi dimana 3I - terurai menjadi I 3 - dan sejumlah elektron yang akan mengisi kekosongan elektron dalam dye. Elektrolit redoks, biasanya berupa pasangan iodida dan triodida I - I 3 - yang bertindak sebagai mediator redoks, sehingga dapat menghasilkan proses siklus di dalam DSSC dan dapat ditunjukkan pada Gambar 2..9. Prinsip kerja masing-masing komponen sel surya DSSC adalah: 1. Substrate Substrate yang digunakan pada DSSC yaitu jenis TCO Transparent Conductive Oxide yang merupakan kaca transparan konduktif. TCO itu sendiri berfungsi sebagai badan dari sel surya dan sebagai tempat elektron mengalir. Material yang umumnya digunakan yaitu flourine-doped tin oxide SnO 2 :F atau biasa disebut dengan FTO, atau indium tin oxide In 2 O 3 :Sn atau ITO. Pemilihan kedua material tersebut merupakan pilihan yang cocok karena tidak mengalami kerusakan pada proses sintering, dimana temperatur sintering itu sendiri sebesar 100-500 ° C. 2. Pewarna Pewarna pada DSSC adalah pewarna yang dapat terserap pada lapisan tipis semikonduktor dan berfungsi sebagai sensitizer, sensitizer memiliki fungsi menyerap cahaya dan menginjeksikan elektron ke pita konduksi semikonduktor 3. Elektrolit Elektrolit merupakan pasangan iodide I - dan triodide I 3- bertindak sebagai mediator elektron sehingga dapat menghasilkan proses siklus dalam sel. Elektrolit menyediakan elektron pengganti untuk molekul dye teroksidasi, sehingga dye kembali ke keadaan awal pada pita valensi dye. commit to user 17 4. Counter electroda Lapisan konter biasa menggunakan platina yaitu untuk mempercepat kinetika reaksi proses reduksi triodide I 3- pada FTO.

2.4. Karakteristik Sel Surya