Perpustakaan Digital ITB

Sel surya merupakan salah satu subjek penelitian yang secara intensif banyak diteliti dalam beberapa tahun ini. Berbagai variasi struktur sel surya telah dikembangkan baik dengan menggunakan material inorganik, organik ataupun material hibrid yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensi konversi energinya. Beberapa penelitian telah berhasil menunjukkan bahwa struktur sel surya hybrid heterojunction dengan menggunakan lapisan zinc oxide (ZnO) dapat meningkatkan efisiensi kinerja sel surya jenis ini yang mana hal ini memerlukan pemahaman yang sangat detail tentang dissosiasi muatan efektif pada lapisan antar muka antara ZnO dan polimer aktif. Secara umum, mekanisme sel surya melibatkan proses elektronik, seperti transfer muatan, akumulasi muatan dan trapping muatan, yang mana hal ini juga dibatasi oleh panjang efektif difusi eksiton dan transport muatan yang berada pada orde puluhan hingga ratusan nanometer. Pada studi ini, kami melakukan investigasi mekanisme generasi pembawa muatan dan proses transpornya pada struktur sel surya hibrid heterojunctions truktur terbalik (inverted) dengan memanfaatkan efek resonansi plasmon permukaan terlokalisasi (localized surface plasmon resonance, LSPR) dari nanopartikel emas. Telah diketahui bahwa nanopartikel metal menghasilkan efek LSPR yang kuat, dimana hal ini dipercaya dapat meningkatkan dissosiasi eksiton ataupun generasi transfer muatan. Dalam penelitian ini nanopartikel emas akan dicampurkan dengan polimer PEDOT:PSS yang berfungsi sebagai lapisan penghantar lubang (HTL) dari divais sel surya hibrid. Sintesis nanopartikel emas yang diselimuti oleh molekul citrates (Au-citrates) dilakukan dengan menggunakan proses reduksi termal dari hidrogen tetrachloroaurate (III) hydrate (HAuCl4) dan trisodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7.2H2O) di dalam pelarut air. Sedangkan fabrikasi divais sel surya hibrid struktur terbalik dengan konfigurasi ITO/ZnO/P3HT:PCBM/-PEDOT:PSS+Au-citrate/Ag dibuat dengan metoda spin coating. Pembentukan Au-citrates dikarakterisasi dengan spektroskopi UV-Vis dan FT-IR sedangkan performansi divais sel surya diuji melalui pengukuran arus-tegangan (J-V) yang dilengkapi dengan solar simulator AM 1.5G. Spektrum absorbansi dari Au-citrates menunjukkan adanya puncak plasmonik pada daerah ~525 nm yang merupakan cirri khas dari Au-citrates yang berbentuk bulat dengan diameter ~60 nm. Sedangkan spektrum absorbansi dari PEDOT:PSS menunjukkan adanya peningkatan nilai absorbansi ketika Au-citrate dicampurkan ke dalamnya dan Au-citrate terlihat masih cukup stabil dalam larutan PEDOT:PSS. Hasil karakterisasi J-V divais sel surya hibrid dengan penambahan Au-citrate kedalam HTL menunjukkan adanya peningkatan nilai Jsc dan Voc dibandingkan dengan divais sel surya tanpa Au-citrates. Efisiensi konversi energi (PCE) terbaik yang dapat dicapai pada studi ini adalah 1.39% untuk divais dengan penambahan Au-citrates sebanyak 2,978wt% dibandingkan dengan divais tanpa penambahan Au-citrate yang memiliki PCE 0.87%. Hasil ini menunjukkan adanya peningkatan yang cukup signifikan dalam proses transport pembawa muatan di dalam struktur divais sel surya dengan penambahan nanopartikel logam (emas) di dalam lapisan HTL sel surya hybrid struktur terbalik.