ANALISIS PENGARUH KONSENTRASI PUNCAK DOPAN FOSFOR DAN KETEBALAN LAPISAN BACK SURFACE FIELD PADA SEL SURYA SILIKON MONOKRISTAL

KELVIAN T MULARSO, Ferdiansjah, S.T., M.Eng.Sc.;Faridah, S.T., M.Sc.

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Rekombinasi pembawa muatan pada bagian belakang sel surya merupakan salah satu penyebab berkurangnya efisiensi sel surya. Penambahan lapisan back surface field (BSF) dapat mengurangi rekombinasi permukaan dengan mendorong pembawa muatan minoritas menjauh dari permukaan belakang sel surya. Tetapi, lapisan BSF yang terlalu tebal dan konsentrasi puncak dopan yang tinggi akan menghasilkan rekombinasi bulk sehingga justru mengurangi efisiensi. Oleh karena itu, optimasi perlu dilakukan agar didapatkan sel surya dengan kinerja terbaik. Pada penelitian ini dilakukan analisis pengaruh konsentrasi puncak dopan fosfor dan ketebalan lapisan BSF terhadap parameter keluaran sel surya. Analisis dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak PC1D 5.9. Optimasi dilakukan pada wafer tipe-n dengan konsentrasi puncak dopan 1,5×10^16 cm^(-3) yang memiliki ketebalan 300 μm, lapisan emitter tipe-p dengan konsentrasi puncak dopan 7,5×10^18 cm^(-3), kedalaman junction 1,56 μm, pada iluminasi spektrum AM 1,5G dengan intensitas cahaya matahari 100 mW/cm^2. Secara umum, penambahan lapisan BSF meningkatkan nilai parameter keluaran. Hasil simulasi menunjukkan bahwa efisiensi sel surya dengan penambahan lapisan BSF mengalami peningkatan efisiensi antara 16,717%-18,576%, dari sel surya tanpa penambahan lapisan BSF sebesar 16,7% pada rentang NBSF=10^17 cm^(-3)-10^20 cm^(-3) dan xBSF<150 μm. Pada daerah desain eksperimen tersebut dihasilkan arus hubung singkat, ISC pada rentang 0,0318 A-0,0330 A, tegangan rangkaian terbuka, VOC pada rentang 0,644 V-0,705 V, dan fill factor pada rentang 0,818-0,831. Pada nilai NBSF dan xBSF yang paling optimum yaitu pada NBSF=5,36×10^18 cm^(-3) dan xBSF=142,6 μm, sel surya dengan basis tipe-p dengan penambahan lapisan BSF p+ menghasilkan nilai parameter keluaran yang lebih baik dibandingkan sel surya dengan basis tipe-n dengan penambahan lapisan BSF n+.

Recombination of minority carriers at the back of solar cells is one major factor in the loss of efficiency. The back surface field layer added at the back of solar cells pushed away minority carriers from the back of solar cells so it reduced surface recombination. However, it is found that thicker layer of BSF and higher dopant peak concentration increased bulk recombination. As the result it reduced efficiency. Therefore, optimization is needed to get the best solar cells yield. In this research, analysis of phosphorus dopant peak concentration and thickness of BSF layer to output parameters is measured. PC1D software is used in this analysis. Optimization done using n-type basis silicon wafer which dopan peak concentration is 1.5×10^16 cm^(-3) and thickness is 300 μm, also p-type emitter which dopan peak concentration is 7.5×10^18 cm^(-3) and 1.56 μm junction depth. The illumination on AM 1.5G under 100 mW/cm^2 of sunlight intensities. Generally, the addition of BSF layer increased output parameters. Simulation showed that efficiency of solar cells with BSF layer addition on range of NBSF=10^17 cm^(-3)-10^20 cm^(-3) and xBSF<150 μm reached 16.717%-18.576%, compared to solar cells without BSF layer addition that is 16.7%. In that design experiment, the solar cells produced short circuit current, ISC in range 0.0318 A-0.0330 A, open circuit voltage, VOC in range 0.644 V-0.705 V, and fill factor in range 0.818-0.831. The optimum value of NBSF and xBSF are 5.36×10^18 cm^(-3) and 142.6 μm, respectively. For the specific value of N_BSF and x_BSF aforementioned above, solar cells which is using p-type basis with BSF p+ layer addition produced output parameter better than solar cells which is using n-type basis with BSF n+ layer addition.

Kata Kunci : Sel surya silikon monokristal, back surface field, konsentrasi puncak dopan, rekombinasi, PC1D 5.9