Pengaruh Konsentrasi Doping Dan Ketebalan Lapisan terhadap Performa Sel Surya CdTe/CdS: Studi Simulasi PC1D

MUHAMMAD FATHIKUR RAFI, Ferdiansjah, ST, M.Eng.Sc.; Ari Bimo Prakoso, S.T., Ph.D.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Kadmium telurida merupakan bahan semikonduktor yang sangat menjanjikan untuk menjadi bahan pembuatan sel surya lapisan tipis karena bandgap-nya yang mendekati spektrum optimal matahari. Pada penelitian ini dianalisis mengenai pengaruh ketebalan dan konsentrasi doping pada performa sel surya. Simulasi Personal Computer One Dimensional (PC1D) versi 5 telah dilakukan untuk menganalisis pengaruh variasi konsentrasi doping CdTe, ketebalan lapisan tipe-p CdTe, dan ketebalan lapisan tipe-n CdS terhadap nilai tegangan rangkaian terbuka (Voc), arus rangkaian pendek (Isc), daya maksimum (Pmax), dan fill factor (FF). Variasi dilakukan pada, dan pengaruh penambahan back surface field pada sel surya dengan ketebalan lapisan absorber yang rendah. Penambahan ketebalan lapisan CdTe berpengaruh pada peningkatan nilai efisiensi, Voc, dan Isc; sedangkan pada FF nilainya hanya meningkat hingga ketebalan 1000 nm. Penambahan ketebalan lapisan CdS cenderung mengurangi nilai semua parameter yang diamati. Di sisi lain konsentrasi doping meningkatkan parameter yang diamati walau tidak signifikan. Penambahan BSF berupa ZnTe terbukti dapat meningkatkan efisiensi sel surya dengan ketebalan lapisan absorber di bawah 2000 nm. Optimasi parameter telah dilakukan dan diperoleh efisiensi terbaik sebesar 15,32% pada konfigurasi ketebalan CdTe 9730 nm tanpa lapisan BSF. Pada lapisan CdTe ultra tipis didapatkan efisiensi 15,13% untuk ketebalan absorber 580 nm dengan tambahan lapisan BSF ZnTe setebal 400 nm.

Cadmium telluride is a solar semiconductor material that is very promising to make thin layer solar cells because of its bandgap close to the optimal spectrum. This study explores the effect and concentration of doping on the performance of solar cells. Personal Computer One Dimensional (PC1D) simulation has been carried out to observe the effect of variations in several parameters of CdTe solar cells on the values of open circuit voltage (Voc), short circuit current (Isc), fill factor (FF) and maximum power (Pmax). Variations were made on the doping concentration, the thickness of the CdTe layer, the thickness of the CdS layer, and the addition of a back surface layer on solar cells with a low absorbent layer thickness. Based on the simulation results, it was found that the addition of the CdTe layer thickness affected on increasing the efficiency value, open circuit voltage (Voc), short circuit current (Isc), while the Fill Factor (FF) value increases only up to a thickness of 1000 nm. The addition of the CdS layer reduces the values of all observed parameters. On the other hand, the doping concentration increased the observed parameters although not significantly. The addition of the back surface field (BSF) in the form of ZnTe is proven to increase the efficiency of solar cells with an absorbent layer thickness of below 2000 nm. Parameter optimization has been carried out and obtained the best efficiency of 15.32% in the configuration of 9740 nm thick CdTe layer without back surface field. In the ultra-thin CdTe layer, an efficiency of 15.13% was obtained for an absorbent thickness of 580 nm with a 400 nm thick ZnTe BSF layer.

Kata Kunci : Ketebalan CdTe, Ketebalan CdS, Konsentrasi Doping CdTe, BSF, PC1D