Perpustakaan Digital ITB

Lapisan transpor muatan (Charge Transport Layer, CTL) merupakan salah satu komponen krusial dalam teknologi perangkat fotovoltaik, terutama dalam mendukung efisiensi pemisahan dan ekstraksi muatan dari lapisan aktif menuju elektroda. Efektivitas CTL sangat bergantung pada kesesuaian penyelarasan pita energi (band alignment) antara CTL dan material aktif, sehingga pemilihan material yang tepat menjadi aspek penting dalam desain perangkat. Dalam konteks ini, material semikonduktor berbasis oksida nikel (NiO?) menunjukkan potensi tinggi sebagai kandidat CTL karena memiliki sejumlah keunggulan, seperti stabilitas kimia yang baik, transparansi optik yang tinggi, serta fleksibilitas dalam tipe konduktivitasnya, baik tipe-n maupun tipe-p. Karakteristik ini menjadikan NiO? sebagai material yang menjanjikan untuk digunakan dalam berbagai konfigurasi sel surya, termasuk sel surya berbasis dye sensitized solar cells (DSSC) dan perovskit. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengkarakterisasi film tipis NiO? yang disiapkan melalui metode elektrodeposisi, dengan fokus pada pengaruh pH larutan dan suhu kalsinasi terhadap sifat struktural, morfologi, dan elektroniknya. Proses elektrodeposisi dilakukan dengan variasi pH larutan, diikuti oleh perlakuan termal pada berbagai suhu untuk memperoleh fase oksida yang diinginkan. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa pH larutan memainkan peran penting dalam menentukan laju pertumbuhan dan morfologi film. Film yang disintesis pada pH 9 menunjukkan kualitas terbaik, dengan struktur yang seragam, topografi halus, dan konduktivitas listrik yang tinggi, yaitu pada orde 10?? S/cm. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi kimia larutan sangat memengaruhi proses nukleasi dan pertumbuhan kristal NiO?, serta berdampak langsung terhadap performa elektroniknya. Selanjutnya, pengaruh suhu kalsinasi terhadap fase struktural dianalisis menggunakan spektroskopi Raman. Film NiO? yang tidak dikalsinasi atau dikalsinasi pada suhu rendah (RT hingga 100?°C) masih didominasi oleh fasa hidroksida (Ni(OH)?), sedangkan fasa oksida mulai terbentuk secara signifikan pada suhu 200–500?°C. Peningkatan suhu kalsinasi menyebabkan densifikasi material dan perubahan kristalinitas, yang berdampak pada penurunan konduktivitas hingga orde 10?? S/cm. Karakterisasi tipe semikonduktor menggunakan teknik hot-probe menunjukkan adanya transisi dari tipe-n pada suhu rendah menjadi tipe-p setelah kalsinasi tinggi, menegaskan fleksibilitas konduktivitas NiO?. Perubahan ini membuka peluang untuk rekayasa struktur CTL yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan perangkat, baik sebagai lapisan transpor elektron maupun hole. Untuk mengevaluasi perilaku transportasi muatan, struktur homojunction p-NiO?/n-NiO? dikembangkan dan diuji secara elektrik. Hasil pengujian menunjukkan karakteristik dioda yang jelas, dengan forward turn-on voltage (Von) yang cukup tinggi, yang berfungsi untuk menekan arus bocor dan menghambat injeksi muatan yang tidak diinginkan. Rasio rektifikasi (rectifying ratio) mencapai nilai maksimum sebesar 15,13, menunjukkan kemampuan arah arus yang baik. Namun, nilai faktor idealitas yang tinggi (>7) pada seluruh suhu kalsinasi mengindikasikan bahwa proses transportasi muatan masih dipengaruhi oleh keberadaan defek antarmuka yang signifikan, yang dapat berasal dari ketidakteraturan kristal ataupun kekasaran permukaan yang terbentuk selama proses sintesis dan perlakuan termal. Secara keseluruhan, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa NiO? memiliki potensi besar sebagai material CTL dalam perangkat fotovoltaik, terutama karena kemampuannya untuk beradaptasi dengan berbagai kondisi sintesis dan fleksibilitas dalam tipe konduktivitasnya. Temuan ini memberikan dasar yang kuat untuk pengembangan lebih lanjut dalam aplikasi sel surya berbasis perovskit dan teknologi fotovoltaik lainnya. Penelitian lanjutan dapat difokuskan pada optimasi antarmuka, peningkatan kualitas kristal, serta integrasi NiO? dengan lapisan aktif perovskit untuk meningkatkan performa keseluruhan perangkat.