Analisis Pengaruh Konsentrasi Bulk dan Ketebalan Bulk terhadap Efisiensi Kuantum Internal pada Silikon Thin-Film Solar Cell

SATRIA MAULANA WIJAYA, Ferdiansjah, S.T., M.Eng.Sc. ; Fitrotun Aliyah, S.T., M.Eng

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Penggunaan thin-film merupakan salah satu solusi atas upaya pengurangan biaya produksi sel surya. Upaya pengurangan biaya sel surya ini dapat dilakukan dengan mereduksi ketebalan sel surya. Reduksi ketebalan sel surya perlu dilakukan karena sebagian besar biaya produksi sel surya berasal dari biaya pengolahan material yang digunakan. Kinerja sel surya thin-film dapat dipengaruhi oleh beberapa aspek salah satunya desain lapisan bulk. Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap desain lapisan bulk sehingga diperoleh silikon thin film dengan nilai efisiensi kuantum internal yang tinggi dan kinerja yang optimum dengan menggunakan perangkat lunak personal computer one dimensional. Tahap pertama penelitian dimulai dengan menentukan pengaruh penggunaan back surface field pada silikon thin film. Selanjutnya, dianalisis pengaruh dari variasi konsentrasi bulk dan ketebalan bulk terhadap efisiensi kuantum internal dan parameter kinerja, kemudian dibandingkan dengan batasan desain lapisan bulk dan sel surya berbasis wafer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan ketebalan thin-film dari 10 mikrometer sampai dengan 50 mikrometer dapat meningkatkan nilai efisiensi kuantum internal, sedangkan variasi konsentrasi bulk dari 1*(10^14) atom/cm^3 sampai dengan 1*(10^16) atom/cm^3 tidak berpengaruh terhadap nilai efisiensi kuantum internal. Akan tetapi, apabila konsentrasi bulk ditingkatkan dari 1*(10^16) atom/cm^3 sampai dengan 5*(10^16) atom/cm^3 efisiensi kuantum internal mengalami penurunan. Berdasarkan batasan desain resistivitas bulk yang berada pada rentang 1 ohm*cm sampai dengan 3 ohm*cm dan resistivitas kontak yang kurang dari 2*(10^-3) ohm*cm^2, diperoleh rentang nilai efisiensi kuantum internal tertinggi yaitu 96% sampai dengan 97% saat konsentrasi bulk 4,72*(10^15) atom/cm^3 dan rentang ketebalan bulk 10 mikrometer sampai dengan 50 mikrometer. Selain itu diperoleh untuk tegangan rangkaian terbuka 0,621 volt, efisiensi kuantum internal lebih tinggi dibandingkan thin-film

Thin-film solar cell has become one of the solutions due to needed of solar cell prices reduction. Solar cell prices reduction can be obtained by reducing bulk thickness. Therefore, its important to be achieved because half of the solar cell production costs originated from material processing expenses. Solar cell performance can be affected by several aspects, and one of them was bulk layer design. In this study, an analysis of bulk layer design using personal computer one dimensional software was performed, so that silicon thin film with high internal quantum efficiency value and optimum performance can be achieved. Simulation was started by analyzing the effect of back surface field on thin film silicon. The next phase was resumed by analyzing the effect of bulk concentration or bulk doping level and thin-film thickness or bulk thickness, then compared both with the limit of bulk layer design and wafer based solar cell performance. The result shows that the increase of thin-film thickness generally increase the quantum internal efficiency values and variation of bulk concentration has not affected internal quantum efficiency in the range of 1*(10^-14) atom/cm^3 to 1*(10^-16) atom/cm^3. Based on the design limitation, bulk resistivity 1 ohm*cm to 3 ohm*cm and contact resistivity less than 2*(10^-3) ohm*cm^2 was obtained range bulk thickness and bulk concentration yielding the optimum performance with efficiency 96% to 97% at bulk concentration level 4,72*(10^15) atom/cm^3 with thin-film 10 mikrometer to 50 mikrometer.

Kata Kunci : thin film, efisiensi kuantum internal, PC1D, ketebalan thin-film, konsentrasi bulk