Kajian Transport Muatan Hole pada bahan Perovskite berbasis CsPbBr3/Graphene Oxide (GO) menggunakan Spektroskopi Elipsometri

Intan Riani Solo, Dr. Iman Santoso, S.Si.,M.Sc; Prof. Natalita Maulani Nursam, Ph.D

2025 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dilakukan kajian sifat optik bahan aktif sel surya perovskite (PSC) berbasis cesium lead bromide (CsPbBr3) dengan interface lapisan pengantar hole graphene. Kajian sifat optik lapisan CsPbBr3/GO ini dilakukan menggunakan spektroskopi elipsometri pada energi 1,6 – 5,2 eV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat optik CsPbBr3 dapat disesuaikan dengan penambahan GO. Peningkatan absorpsi pada lapisan CsPbBr3 yang ditunjukkan oleh penambahan nilai pada puncak- puncak konduktivitas optik di energi 2,3 eV, 3,7 eV dan 5,0 eV menunjukkan penurunan jumlah hole karena adanya migrasi hole ke lapisan GO. Selain itu, diperoleh kenaikan nilai bandgap CsPbBr3 dari 2,300±0,001 eV ke 2,334 ±0,001 eV seiring dengan penambahan konsentrasi GO dari 0,5 mg/mL ke 1,5 mg/mL Dalam penelitian ini, penggunaan GO sebagai hole transport layer (HTL) meningkatkan kualitas film perovskite dan menghasilkan kristal perovskite dengan ukuran butir yang lebih besar yaitu ~800–2400 nm dan lubang kecil (pinhole) yang lebih sedikit, keberadaan GO dapat menekan rekombinasi elektron hole di antarmuka sekaligus memperbaiki jalur transportasi muatan yang ditandai dengan semakin meningkatnya puncak eksiton di sekitar 2,3 eV, hal ini menunjukkan terjadinya proses defect passivation pada bahan ini. Penambahan nilai bobot spektral (spectral weight) secara monoton di keseluruhan rentang energi yang diamati ketika GO ditambahkan, menunjukkan bahwa efek kolerasi elektron tidak terlalu berperan pada bahan yang diamati.

The optical properties of the active layer of cesium lead bromide (CsPbBr?)- based perovskite solar cells (PSCs) with a graphene hole transport layer (HTL) interface have been investigated. The optical characteristics of the CsPbBr?/GO films were studied using spectroscopic ellipsometry in the energy range of 1.6–5.2 eV. The results indicate that the optical properties of CsPbBr? can be tuned by the addition of graphene oxide (GO). Enhanced absorption in the CsPbBr? layer, evidenced by increased optical conductivity peaks at 2.3 eV, 3.7 eV, and 5.0 eV, suggests a reduction in hole density due to hole migration into the GO layer. Moreover, the bandgap of CsPbBr? increased from 2.300 ± 0.001 eV to 2.334 ± 0.001 eV as the GO concentration was increased from 0.5 mg/mL to 1.5 mg/mL. In this study, the use of GO as an hole transport layer (HTL) improved the quality of the perovskite film, resulting in larger perovskite crystal grains (~800–2400 nm) and fewer pinholes. The presence of GO effectively suppressed electron-hole recombination at the interface and enhanced charge transport pathways, as indicated by the increased exciton peak around 2.3 eV, indicating that a defect passivation process has occurred in this material. The monotonic increase in the spectral weight across the entire observed energy range with the addition of GO further demonstrates that electron correlation effects do not play a significant role in the material under study.

Kata Kunci : CsPbBr3, graphene oxide, hole transport layer, perovskite solar cell, spectroscopic ellipsometry