Universitas Airlangga Official Website

Desain dan Analisis Kinerja Fotovoltaik Dari Pemanen Energi Heterojunction ZnO Terelektrodeposisi/p-Si

Foto by Pasangpanelsurya

Dalam beberapa tahun terakhir, perangkat fotovoltaik generasi ketiga yang didasarkan pada sambungan silikon silikon berstrukturnano telah mendapat banyak perhatian karena berbagai keunggulannya, seperti efektivitas biaya, kesederhanaan manufaktur, dan kinerja yang relatif tinggi. Pemanen energi berstrukturnano mendapat manfaat dari area yang terpapar lebih tinggi yang menurunkan reflektansi optiknya dan menjadikannya kandidat yang baik untuk penjebakan foton. Zinc oxide nanostructures adalah bahan anti-reflektif yang paling efektif untuk sel surya berbasis Si. Ini terutama karena indeks bias spesifiknya, celah pita langsung dan lebar 3.36 eV pada suhu kamar, dan kemudahan pengendapan. Selain itu, struktur nano ZnO memberikan sifat listrik dan optik yang unggul dibandingkan dengan material curahnya. Oleh karena itu, mereka dapat membantu dalam berbagai perangkat yang memerlukan responsivitas sangat tinggi, seperti fotodetektor, sensor gas, dan sel surya.

Untuk pengembangan struktur nano ZnO, berbagai teknik telah dilaporkan, seperti deposisi laser berdenyut, transportasi fase uap, deposisi sputter, epitaksi berkas molekul, deposisi rendaman kimia, dan elektrodeposisi. Di antara teknik pengendapan kimia basah yang umum, metode elektrodeposisi lebih banyak digunakan dalam pengendapan struktur nano ZnO dengan berbagai bentuk dan aplikasi, terutama untuk perangkat seperti fotodetektor, sensor gas, dan sel surya. Teknik elektrodeposisi memberikan adhesi yang lebih tinggi dan kualitas yang lebih baik untuk struktur nano yang disintesis dibandingkan dengan metode berbasis cairan lainnya, seperti pengendapan rendaman kimia. Selain itu, teknik ini bermanfaat karena sumber daya dan material yang berkurang. Ketika potensial listrik diterapkan, mekanisme pertumbuhan hanya terjadi pada elektroda katoda konduktif. Dengan demikian, teknik ini dapat meminimalkan limbah kimia. Selain itu, stoikiometri produk dapat dengan mudah disesuaikan dengan mengontrol potensi pengendapan. Kemampuan untuk memanipulasi celah pita bahan nano, kemungkinan untuk mengontrol laju deposisi dengan mengubah kerapatan arus dan kemudahan doping semikonduktor adalah beberapa manfaat lain dari teknik ini. Penelitian ini menggunakan metode elektrodeposisi bebas template untuk mengembangkan nanoplatelet ZnO pada sampel Si unggulan. Aglomerasi nanoplatelet, yang menyebabkan pembentukan mikrosfer, terjadi melalui gliserin yang ditambahkan ke elektrolit. Struktur nano ZnO yang diendapkan dengan rasio permukaan ke volume yang meningkat dapat memberikan tingkat penyerapan cahaya yang lebih tinggi dan meningkatkan efisiensi perangkat fotovoltaik heterojunction fabrikasi..

Rute deposisi elektrokimia berbantuan gliserin bebas templat dilakukan untuk mensintesis mikrosfer ZnO yang dikembangkan oleh aglomerasi nanoplatelet. Morfologi yang tersebar diperoleh untuk nanoplatelet yang disintesis tanpa menambahkan gliserin ke elektrolit. Namun, sampel yang diendapkan dengan menambahkan gliserin (3% vol) menunjukkan keberhasilan pembentukan mikrosfer yang dikembangkan oleh agregasi struktur nano ZnO. Intensitas photoluminescence yang lebih tinggi dan pengurangan FWHM dari emisi NBE yang terkait dengan mikrosfer menunjukkan area spesifiknya yang lebih tinggi dan peningkatan laju pembangkitan eksiton dibandingkan dengan nanoplatelet ZnO kosong yang dibentuk tanpa gliserin. Untuk mengevaluasi kemampuan penyerapan cahaya dan kinerja konversi daya dari struktur nano yang dikembangkan, perangkat photovoltaic heterojunction dikembangkan melalui metalisasi substrat yang berbeda.

Perangkat yang terkena iluminasi insiden dan kinerja fotovoltaiknya dievaluasi. Sel surya fabrikasi berdasarkan mikrosfer menunjukkan arus fotogenerasi yang tinggi karena pantulannya yang lebih rendah, yang meningkatkan efisiensinya, dan ketahanan shunt dibandingkan dengan perangkat berbasis nanoplatelet. Namun, karena rute fabrikasi yang serupa, faktor pengisian kedua perangkat kurang lebih sama. Peningkatan karakteristik optoelektrik perangkat ini dapat dikaitkan dengan agregasi nanoplatelet yang meningkatkan kemampuan penyerapan cahaya mikrosfer ZnO. Oleh karena itu, mikrosfer ZnO, yang menunjukkan kinerja penyerapan cahaya dan konversi energi yang lebih tinggi, akan menjadi bahan yang cocok untuk mengembangkan pemanen energi berkinerja tinggi.

Penulis : Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.

Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:

https://www.springerprofessional.de/en/design-and-photovoltaic-performance-analysis-of-electrodeposited/23994560

Author: Authors: Harith Ahmad, Nima Naderi, Moh Yasin