VISUALISASI PROFIL RAPAT EKSITON DALAM SEL SURYA ORGANIK HETEROJUNCTION

Trias Prima Satya, Dr. Eng. Kuwat Triyana, M.Si.

2013 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Visualisasi profil rapat eksiton dalam peranti sel surya organik heterojunction berbasis phthalocyanine (CuPc) dan perylene (PTCBI) telah dibuat berdasarkan persamaan difusi eksiton. Untuk maksud tersebut, metode numerik finite difference diterapkan untuk rapat eksiton tak gayut waktu, sementara metode Crank Nicolson diterapkan untuk rapat eksiton gayut waktu. Kajian ini merupakan perbaikan dari visualisasi yang telah dilakukan sebelumnya karena memperhitungkan proses disosiasi pada antar muka donor-akseptor, efek interferensi di dalam peranti, dan struktur lapisan tipis peranti yang dianggap berhingga. Pengamatan dilakukan terhadap efek panjang gelombang cahaya datang pada puncak dan lembah koefisien absorbansi bahan CuPc dan PTCBI. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setelah memperhitungkan tiga parameter di atas, profil rapat eksiton terlihat lebih menyebar dan besar dari pada tanpa memperhitungkan parameter tersebut. Selain itu, profil rapat eksiton gayut waktu menunjukkan puncak yang lebih rendah dari pada profil rapat eksiton tak gayut waktu. Pada penelitian ini juga terlihat bahwa kontribusi nilai rapat arus foto yang terbesar diberikan oleh lapisan PTCBI dari pada lapisan CuPc ketika panjang gelombang cahaya datang sebesar 535 nm. Nilai Incident Photon to Current Efficiency (IPCE) tertinggi untuk rapat eksiton tak gayut waktu diperoleh sebesar 58,54 % dan untuk pola yang gayut waktu sebesar 23,47 %.

The visualization of exciton density profile in the heterojunction organic solar cell device based on phthalocyanine (CuPc) and perylene (PTCBI) has been made based on the exciton diffusion equation. For this purpose, the finite difference numerical method was applied for time independent exciton density, while the Crank Nicolson method was applied for time dependent exciton density. This study is the improvement of the previous visualization because of involving the process of dissociation at the donor-acceptor interface, interference effects within the device, and the finite structure of a thin films device.The wavelength effect of incident light to the exciton density profile were observed at the wavelength that correlated to the peak and valley of absorbance spectrum coefficient of CuPc and PTCBI. The result shows that after involving the three parameters above, the exciton density profiles is more spread and higher than that of without involving the parameters. Moreover, the time dependent of exciton density profile shows the peak that is lower than that of independent one. Furthermore, it is found that the photocurrent density is contributed significantly by the PTCBI layer rather than CuPc layer at the wavelength of 535 nm. The highest incident photon to current efficiency for the independent time exciton density and dependent time exciton density were given by 58,54 % and 23,47 %, respectively.

Kata Kunci : Crank Nicolson, Difusi Eksiton, Finite Difference, Rapat Eksiton, Sel Surya Organik