![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
ABSTRAK A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
COVER A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
BAB 1 A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
BAB 2 A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
BAB 3 A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
BAB 4 A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
BAB 5 A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
BAB 6 A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati ![](https://digilib.itb.ac.id/assets/icon/pdf.gif)
PUSTAKA A Momang Yusuf
PUBLIC Yati Rochayati
Semakin meningkatnya kebutuhan energi di masa mendatang telah mendorong
upaya pencarian sumber energi listrik selain sumber-sumber energi yang telah
digunakan selama ini. Salah satu sumber energi yang tersedia melimpah dan
potensial untuk dimanfaatkan adalah energi cahaya matahari. Untuk keperluan
tersebut, dibutuhkan divais sel surya yang berfungsi untuk mengubah energi cahaya
matahari menjadi energi listrik.
Saat ini, salah satu material yang digunakan membuat divais sel surya dengan biaya
yang murah adalah lapisan tipis silikon amorf. Namun demikian, efisiensi yang
dimiliki divais sel surya berbasis lapisan tipis silikon amorf ini masih rendah
dibandingkan dengan divais dari bahan silikon kristal. Di samping itu, sel surya
lapisan tipis silikon amorf memiliki stabilitas yang kurang baik akibat terjadinya
penurunan efisiensi setelah disinari dengan sinar matahari dalam jangka waktu yang
lama atau yang disebut sebagai efek Stabler-Wronski. Oleh karena itu berbagai
upaya terus dilakukan untuk dapat meningkatkan efisiensi dan stabilitas sel surya
berbasis silikon amorf tersebut.
Salah satu upaya yang menarik perhatian saat ini adalah pemanfaatan material
berbasis karbon, khususnya grafena, dalam struktur lapisan divais sel surya. Dari
berbagai hasil penelitian, diketahui bahwa grafena memiliki sejumlah karakteristik
yang potensial untuk diaplikasikan pada divais sel surya antara lain transparansi
dan konduktivitas yang cukup tinggi. Sejauh ini grafena telah digunakan sebagai
lapisan elektroda transparan dan lapisan aktif dalam divais sel surya. Namun
demikian, biaya fabrikasi divais tersebut masih tergolong tinggi sebab penumbuhan
grafena umumnya dilakukan pada temperatur yang cukup tinggi dan penggunaan
material silikon kristal dalam pembuatan divais sel surya yang juga mensyaratkan
temperatur yang tinggi. Selain itu, teknik fabrikasi yang digunakan sejauh ini
mengharuskan adanya proses transfer grafena dari substrat sintesisnya ke substrat
yang akan digunakan dalam struktur divais sel surya. Proses transfer ini
membutuhkan biaya tambahan, sulit dilakukan dan menyita waktu sehingga
dianggap kurang ekonomis dan kurang praktis. Sebagai upaya untuk mengatasi kendala tersebut, dalam penelitian ini dilakukan
studi tentang penumbuhan grafena pada temperatur rendah dengan menggunakan
metode sel kawat panas dalam plasma sistem PECVD berfrekuensi sangat tinggi
atau Hot Wire Cell in Plasma Very High Frequency Plasma Enhanced Chemical
Vapor Deposition (HWC IP VHF PECVD). Lapisan grafena yang dihasilkan
kemudian diaplikasikan dalam divais sel surya berbasis silikon amorf/mikrokristal
dengan struktur lapisan: kaca corning/TCO/Ni/Grafena/i-?c-Si:H/n-a-Si:H.
Grafena yang dihasilkan dalam penelitian ini memiliki ukuran kristal rata-rata yang
relatif kecil dalam orde nanometer atau disebut sebagai grafena nanokristal.
Penumbuhan grafena nanokristal ini dilakukan pada temperatur yang cukup rendah
yaitu sebesar 300 ?C pada tekanan ruang penumbuhan 500 mTorr, daya pembangkit
plasma antara 8 watt – 12 watt, selama 10 menit dengan bantuan katalis nikel.
Sedangkan penumbuhan lapisan silikon mikrokristal untuk keperluan fabrikasi sel
surya dilakukan pada temperatur 275 ?C.
Sebagai tahap awal aplikasi, kinerja divais sel surya yang dihasilkan menunjukkan
nilai tegangan rangkaian terbuka sebesar 0,68 V, rapat arus hubung singkat sebesar
0,029 mA/cm2
, faktor pengisi sebesar 0,38 dan efisiensi 0,07%. Hasil ini lebih baik
dibandingkan dengan divais sel surya berbasis grafena/silikon amorf terhidrogenasi
yang pernah dibuat sebelumnya yang hanya menghasilkan efisiensi sebesar
0,00167%, dengan nilai tegangan rangkaian terbuka sebesar 0,15 V, rapat arus
hubung singkat sebesar 0,0748 mA/cm2
, dan faktor pengisi 0,2.
Dibandingkan dengan sejumlah penelitian lainnya yang mengaplikasikan grafena
sebagai lapisan elektroda transparan di atas substrat silikon kristal, penelitian ini
merupakan penelitian yang pertama kali menerapkan grafena sebagai alternatif
untuk lapisan tipis silikon tipe p pada sel surya lapisan tipis silikon
amorf/mikrokristal berstruktur p-i-n. Selain itu, teknik fabrikasi divais sel surya
yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan secara in-situ mulai dari
penumbuhan grafena di atas substrat kaca corning/TCO yang telah dilapisi dengan
lapisan tipis nikel sebagai katalis, penumbuhan lapisan tipis silikon mikrokristal
tipe intrinsik di atas lapisan grafena tersebut, dan penumbuhan lapisan tipis silikon
amorf tipe n di atas lapisan silikon mikrokristal intrinsik. Proses fabrikasi divais
secara in-situ ini menyebabkan metode transfer grafena dalam proses fabrikasi
divais tidak diperlukan lagi. Dengan demikian, metode yang digunakan dalam
penelitian ini lebih ekonomis dan praktis.
Hasil awal yang dicapai penelitian ini diharapkan dapat membuka jalan pada upaya
peningkatan efisiensi dan stabilitas divais sel surya berbasis lapisan tipis silikon
amorf/mikrokristal yang dikenal berbiaya murah, terutama melalui pemanfaatan
material-material baru berdimensi dua seperti grafena dan turunannya.