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
Sifat optik
suatu material
semikonduktor diketahui dapat digunakan untuk menentukan lebar celah pita energinya
bandgap. Proses absorpsi terjadi ketika foton dengan energi lebih besar dari celah
pita energi semikonduktor terserap oleh material. Proses ini biasanya menghasilkan
pasangan elektron-hole.
24
Sifat optik dapat diketahui dalam bentuk spektrum reflektansi
terhadap panjang gelombang .
25
Pada semikonduktor, koefisien absorpsi
α
merupakan fungsi dari panjang gelombang, ditunjukkan oleh Persamaan 2.8 dan 2.9 :
2.8
2.9
dimana hv adalah energi foton dan γ adalah
konstanta dan
κ
e
adalah koefisien
pemadaman extinction yang bergantung pada kerapatan medium. Terdapat dua jenis
transisi dari pita ke pita: diizinkan allowed dan terlarang forbidden. Material yang
memiliki bandgap dengan transisi langsung, sebagian besar terjadi antara dua pita dengan
nilai
yang sama, seperti transisi a dan b yang ditunjukkan oleh Gambar 2.5.
23
Transisi langsung yang diizinkan dapat terjadi pada
seluruh nilai dan perkiraan nilai γ sebesar
12, sedangkan transisi langsung yang terlarang hanya dapat terjadi pada saat
≠ 0 dengan perkiraan nilai
γ sebesar 32.
23
Untuk = 0, hanya transisi langsung yang diizinkan
γ = 12 yang terjadi dan ini digunakan untuk menentukan bandgap secara eksperimen.
Untuk transisi tidak langsung [transisi c Gambar 2.5], berperan mempertahankan
momentum. Pada transisi ini, tiap fonon energi E
p
ada yang diserap atau diemisikan, dan koefisien absorpsi dapat dimodifikasi.
Gambar 2.5. Transisi optik: a transisi langsung yang diizinkan
dan b transisi langsung terlarang; c transisi tidak langsung
menyertakan emisi fonon panah ke atas dan absorpsi fonon panah ke
bawah.
23
Bandgap merupakan celah antara pita
valensi E
v
dan pita konduksi E
c
yang tidak boleh ditempati oleh elektron. Bandgap film
BST dapat dihitung menggunakan metode Tauc
, seperti yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya.
26,27
Metode Tauc ini menggunakan hubungan koefisien absorpsi
dengan energi foton yang datang pada film. Asumsi bahwa n = 12 digunakan untuk
bandgap dari
Ba
0,5
Sr
0,5
TiO
3
yang ditumbuhkan
pada substrat
LaAlO
3
menggunakan metode pulsed laser deposition PLD, dengan nilai n = 12 tersebut adalah
untuk jenis transisi langsung direct.
28
Beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya menyebutkan bahwa koefisien
absorpsi sebanding dengan nilai dari ln[R
max
–R
min
R –R
min
] seperti ditunjukkan pada persamaan 2.10;
– –
2.10
dimana t ketebalan film, R
max
dan R
min
masing-masing nilai
maksimum dan
minimum dari reflektansi film dan R nilai reflektansi yang bersesuain dengan energi
foton. Dengan memplotkan nilai αhυ
2
pada sumbu-y dan
hυ pada sumbu-x akan didapatkan garis lurus pada rentang bandgap
tertentu. Dengan mengekstrapolasi garis lurus ini pada saat nilai dari [ln {R
max
– R
min
R –
R
min
}]
2
= 0, didapatkan kisaran bandgap dari BST.
26,27
Jika seberkas cahaya datang dan membentuk sudut terhadap permukaan, maka
berkas cahaya tersebut ada yang dibelokkan sewaktu memasuki medium tersebut, dimana
pembelokan itu disebut dengan pembiasan.
Hubungan antara reflektansi dan indeks bias bahan seperti ditunjukkan oleh Persamaan
2.11,
29,30
2.11 Spektrum optik adalah spektrum yang
kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya,
Tabel 2.1 pada halaman berikut memberikan batas kira-kira untuk warna-warna spektrum
pada rentang cahaya tampak.
31
Tabel 2.1. Panjang gelombang berdasarkan spektrum warna cahaya tampak.
31
Warna kisaran panjang gelombang nm
Ungu 380
– 450 Biru
450 – 495
Hijau 495
– 570 Kuning
570 – 590
Jingga 590
– 620 Merah
620 – 750
2.6. Konduktivitas Listrik
