ANALISIS PENGARUH PIRAMIDA STRUKTUR PERMUKAAN DAN LAPISAN ANTI REFLEKSI TERHADAP KINERJA THIN FILM SILICON SOLAR CELL

ATINA PUTRI SHOLIHATY, Ferdiansjah, S.T., M.Eng.Sc.;Fitrotun Aliyah, S.T., M.Eng

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Thin film silicon solar cell yaitu sel surya yang memiliki ketebalan tidak lebih dari 100μm. Penggunaan thin film yang mampu bersaing dengan sel surya konvensional perlu memperhatikan kemampuan absorbsi dan efektivitas pengumpulan pembawa muatan sehingga lapisan absorber tebal secara optik tetapi tipis secara elektrik untuk memaksimalkan rugi laju bulk yang terjadi akibat pengurangan ketebalan wafer. Peningkatan performa dan efisiensi dari thin film silicon solar cell dengan cara mengurangi rugi-rugi optis. Upaya pengurangan rugi optis dapat menggunakan lapisan anti refleksi dan piramida struktur. Salah satu parameter yang menggambarkan interaksi antara cahaya yang mengenai sel surya dan absorbsi foton pada sel surya adalah efisiensi kuantum eksternal (EKE). Penelitian dilakukan pada wafer thin film silikon monokristalin tipe-p dengan spesifikasi konsentrasi background doping tipe-p sebesar 5,873x1015 cm-3, lapisan emitter tipe-n dengan konsentrasi 1,84x1017 cm-3 dan lapisan back surface field dengan konsentrasi 5,5x1018 cm-3.Intensitas cahaya matahari yang digunakan adalah 0,1 W/cm2 dengan spektrum AM1.5G. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan lapisan anti refleksi dan piramida struktur mampu meningkatkan performasi sel surya dan meningkatkan nilai EKE. Rekomendasi desain menggunakan permukaan tipe coated & textured surface yang menghasilkan efisiensi 16% - 16,8% dengan variasi indeks bias dan sudut piramida. Lapisan anti refleksi yang digunakan adalah SiNx (n=1,6-2,4), TiO2 (n=2,2) dan ZnS (n=2,3). Rentang sudut piramida yang digunakan adalah 70° hingga 89°. Nilai EKE pada panjang gelombang 550 nm untuk rentang rekomendasi sebesar 91,8% - 96,1%.

Thin film silicon solar cell is a solar cell that has a thickness of less than 100μm. The use of thin-film silicon solar cells can compete with conventional wafer-based devices needs to pay attention to the absorption capability and effective collection of photogenerated carriers. The absorber layer should be optically thick but electrically thin, to gain benefit from reduced bulk transport losses occurs due to wafer thickness reduction. Improved performance and efficiency of thin film solar cells can be achieved by reducing optical losses. The use of anti-reflection coating and pyramid structure become solutions. One of the parameters that describes the interaction between the light entering the solar cell and photon absorption in the solar cell is external quantum efficiency (EQE). The research was carried out on p-type monocrystalline silicon thin film with specifications of p-type background doping concentration of 5.873x1015 cm-3, n-type emitter layer with a concentration of 1.84x1017 cm-3, and a back-surface field area with concentration of 5.5x1018 cm-3. The intensity of sunlight is 0.1 W / cm2 with the spectrum of AM1.5G. The results showed that the addition of anti-reflection coating and pyramid structure is able to improve the performance of the cell and enhance the value of EQE. The recommended design is using coated and textured surface, which produces 16% - 16.8% efficiency with the variations of the refractive index and the angle of the pyramid. The anti-reflection layers are SiNx (n = 1.6-2.4), TiO2 (n = 2.2) and ZnS (n = 2.3). The range of angle of the pyramid is from 70° to 89°. The EQE value at wavelength of 550nm for the recommended range is 91.8% - 96.1%.

Kata Kunci : thin film, efisiensi kuantum eksternal, piramida struktur, lapisan anti refleksi