Perpustakaan Digital ITB

Sel surya organik merupakan salah satu penelitian populer saat ini terkait energi terbarukan karena divais yang dihasilkan lebih ringan, fleksibel, biaya produksi lebih murah, dan proses fabrikasi yang relatif mudah dibandingkan sel surya dengan material berbasis kristal semikonduktor inorganik. Berbagai variasi struktur sel surya telah dikembangkan baik dengan menggunakan hibrid organik-inorganik, blend donor-akseptor pada struktur bulk heterojunction, ataupun menggunakan konfigurasi terbalik (inverted) dalam upaya meningkatkan efisiensi kinerja dari divais. Namun, masih terdapat beberapa ruang untuk pengembangan sel surya organik dalam menangani permasalahan efisiensi dan stabilitas rendah dari divais yang datang dari mekanisme generasi fotorarus dalam struktur sel surya organik. Pada studi ini kami melakukan investigasi mekanisme generasi pembawa muatan dan proses transpornya pada sel surya hibrid bulk heterojunction dengan struktur terbalik (inverted) melalui pemanfaatan efek resonansi plasmon permukaan terlokalisasi (localized surface plasmon resonance, LSPR) dari nanopartikel emas. Inkorporasi nanopartikel emas pada penelitian ini dilakukan ke dalam lapisan ZnO yang berfungsi sebagai lapisan electron transport layer (ETL) pada struktur sel surya hibrid untuk membantu meningkatkan penyerapan cahaya pada lapisan aktif dan peningkatan transpor pembawa muatan pada lapisan antarmuka antara dari polimer aktif dan ETL. Sintesis nanopartikel emas dengan capping 3-mercaptopropionic acid (AuMPA) dilakukan dengan metode reduksi mengikuti metode Yonezawa dan Kunitake et.al (1999) yang selanjutnya dimodifikasi pada variasi komposisi prekursor emas dan sitrat seperti yang telah dikembangkan pada penelitian kami sebelumnya (Pambudi et.al, 2022). Sementara itu sintesis nanopartikel emas dengan capping oleylamine (AuOA) dilakukan dengan metode dari Hiramatsu dan Osterloh et.al (2004). Fabrikasi sel surya dengan konfigurasi ITO/ZnO:AuNP/ P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Ag dilakukan dengan menggunakan teknik spin coating dan evaporasi termal. Karakterisasi optik dan kimia dari AuMPA dan AuOA dilakukan melalui 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. Hasil karakterisasi UV-Vis menunjukkan puncak plasmonik spektrum absorbansi larutan AuMPA pada panjang gelombang ~527 nm dengan bentuk AuMPA hasil sintesis adalah bulat (spherical) berdiameter 51 nm seperti ditunjukkan oleh hasil TEM. Sedangkan larutan AuOA menunjukkan puncak plasmonik pada panjang gelombang ~530 nm dengan bentuk bulat berdiameter sekitar 12 nm. Penambahan AuMPA ke dalam larutan ZnAc cukup stabil untuk konsentrasi AuMPA dalam ZnAc sebesar 2,65 wt% dan penambahan AuOA ke dalam larutan ZnAc cukup stabil hingga konsentrasi 3,53 wt%. Berdasarkan hasil pengukuran J-V dari divais yang difabrikasi di laboratorium didapatkan peningkatan kerapatan arus pada kondisi hubung singkat (Jsc) dari 46,7 mA/????????2 menjadi 83,1 mA/????????2 serta peningkatan nilai tegangan rangkaian terbuka (Voc) dari 0,42 menjadi 0,43 V dengan penambahan 1,77 wt% AuMPA dalam larutan ZnAc seiring dengan peningkatan efisiensi konversi daya (PCE) dari 5,64 % menjadi 9,00 %. Sedangkan untuk penambahan AuOA, divais menunjukkan performa yang meningkat pada konsentrasi 2,65 wt% dengan penambahan nilai Jsc dari 22,7 mA/????????2 menjadi 44,1 mA/????????2 dan Voc dari 0,40 V ke 0,46 V dengan peningkatan efisiensi dari 2,71 % menjadi 5,32 %.