Perpustakaan Digital ITB

Kemajuan teknologi dan pertumbuhan penduduk yang terus meningkat menyebabkan banyaknya permintaan energi secara global sehingga dapat mempercepat ancaman terhadap kelangsungan hidup umat manusia. Dalam era tersebut dimana peningkatan kebutuhan energi bersih menjadi fokus utama, solar photovoltaic (PV) atau teknologi sel surya telah muncul sebagai kandidat yang menjanjikan untuk memenuhi tuntutan tersebut dan menjadi salah satu alternatif sumber energi ramah lingkungan yang diharapkan mampu menggantikan sumber energi konvensional berbasis minyak bumi dan batubara. Sel surya menandai titik penting dalam evolusi teknologi energi terbarukan. Dengan terus berkembangnya penelitian dan inovasi, harapan untuk memiliki sumber energi yang lebih bersih, efisien, dan terjangkau semakin dekat. Seiring dengan itu, diperlukan dukungan yang kuat dari berbagai pihak, termasuk industri, pemerintah, dan lembaga penelitian, untuk mempercepat adopsi dan pengembangan teknologi ini. Saat ini penerapan Carbon Nanotube (CNT) dalam sel surya menjadi perhatian para peneliti fotovoltaik, karena keunikan dari karakterisasi yang dimilikinya, yaitu penyerapan optiknya yang luas, ketahanan, resistansi rendah dan mobilitas pembawa muatan yang tinggi. Selain itu CNT memiliki konduktivitas elektrik yang sangat besar sehingga lebih mudah dalam menghantarkan arus listrik, karena itu sangat berpotensi dalam meningkatkan efisiensi sel surya lapisan tipis. Untuk peningkatan kualitas pun dilakukan melalui pengembangan dan optimasi dalam eksperimen. Pengembangan penumbuhan CNT yang telah dilakukan salah satunya pada penumbuhan metal katalis, karena memegang peranan penting pada saat proses pembentukan tabung CNT. Material nikel (Ni) digunakan sebagai metal katalis yang ditumbuhkan di atas substrat SiO2 dan corning glass dengan menggunakan metode vacuum thermal evaporation. Sedangkan teknik hot wire cell in plasmavery high frequency-plasma enhanced chemical vapor deposition (HWC in plasmaVHF-PECVD) yang merupakan modifikasi baru dari pengembangan teknik PECVD digunakan untuk penumbuhan lapisan CNT dan fabrikasi divais sel surya berbasis silikon amorf (a-Si) dengan optimasi ketebalan lapisan-i. Lapisan CNT yang dihasilkan diperoleh melalui optimasi beberapa parameter, kemudian diaplikasikan dalam divais sel surya berbasis silikon amorf tipe p-i-n, dengan struktur lapisan corning glass/TCO/Ni/CNT/a-Si (p-i-n). Optimasi dalam penumbuhan metal katalis Ni diperoleh pada parameter waktu deposisi 50 s, dengan suhu annealing 500 ?C selama 4,5 jam yang menghasilkan metal katalis berukuran 26,18 nm, dengan standar deviasi dan polidispersi masingmasing yaitu 6,005 nm dan 22,94 %. Selanjutnya, metal katalis Ni yang dihasilkan menjadi media dalam deposisi CNT yang ditumbuhkan di atas substrat corning glass+TCO melalui teknik HWC in plasma-VHF-PECVD dengan mengoptimasi parameter deposisi yang meliputi laju alir gas prekursor CH4, waktu deposisi, suhu substrat, dan tekanan chamber. Dari optimasi ini diperoleh CNT dengan hasil optimum pada laju alir gas precursor CH4 80 sccm yang dideposisi selama 1 jam pada suhu substrat 250 ?C dan tekanan chamber 500 mTorr. Melalui optimasi tersebut diperoleh CNT yang bersifat semikonduktor dengan diameter dan panjang masing-masing yaitu ~29 nm dan ~2206 nm, rasio ID/IG 0,87, serta celah pita energi 2,31 eV. Dari keseluruhan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa celah pita energi dari CNT yang dihasilkan dalam penelitian ini termasuk “wide band gap” sehingga CNT dapat diaplikasikan dengan baik sebagai front layer dalam divais sel surya p-i-n berbasis a-Si. Lapisan CNT yang dihasilkan, kemudian diaplikasikan dalam sel surya berbasis silikon amorf. Hal ini menjadi salah satu pilihan yang dikembangkan dalam penelitian ini, dengan melihat pengaruh lapisan CNT pada karakteristik divais sel surya p-i-n berbasis a-Si pada optimasi ketebalan lapisan-i. Dari hasil pengaplikasian ini, nilai efisiensi terbesar 0,061% yang diperoleh dari sel surya dengan ketebalan lapisan-i 1,8 ?m. Penelitian ini merupakan penelitian yang pertama kali dilakukan di Laboratorium PECVD KK FTMM ITB yaitu dengan mengaplikasikan lapisan CNT pada divais sel surya p-i-n berbasis a-Si dengan metode HWC in plasma-VHF-PECVD. Proses deposisi lapisan CNT pada divais sel surya a-Si ini dilakukan secara in-situ sehingga penelitian ini lebih praktis dan ekonomis. Hasil penelitian ini dapat menjadi studi awal yang diharapkan dapat memberikan kontribusi baru dalam pengembangan sel surya khususnya aplikasi lapisan tipis CNT pada divais sel surya a-Si.