Sebuah terobosan dalam pengembangan teknologi energi terbarukan berhasil dicapai melalui riset terbaru untuk mengoptimalkan sel surya lapisan tipis berbasis CZTS (Copper Zinc Tin Sulfide). Material ini merupakan material semikonduktor masa depan yang dikenal ramah lingkungan, tidak beracun, dan memiliki kelimpahan material yang tinggi di Bumi. Meskipun sangat potensial, namun, efisiensi sel surya CZTS murni selama ini sering kali terhambat oleh rekombinasi akibat cacat struktural pada material. Untuk itu, salah satu upaya dalam mengatasi kendala tersebut adalah penerapan metode substitusi atau doping atom besi (Fe) pada situs seng (Zn) dalam senyawa CZTS.
Berdasarkan hasil pengujian, penambahan dopan Fe berhasil membawa perubahan signifikan pada karakteristik fisik dan elektrikal sel surya CZTS. Misalkan, CZTS mengalami penyempitan celah pita optik dengan doping Fe. Fe doping dapat memicu terjadinya penyusutan kisi kristal dan memperkecil ukuran butiran material, yang secara langsung mempersempit celah pita energi sehingga penyerapan cahaya matahari menjadi jauh lebih optimal. Konsentrasi doping Fe sebagai pembawa muatan dapat memperbaiki sifat optoelektronik material CZTS. Pada sampel dengan konsentrasi doping Fe sebesar x = 0,5, terjadi lonjakan konsentrasi pembawa muatan hingga mencapai 5,296 × 10¹⁸ cm⁻³ sehingga juga meningkatkan performa sel surya CZTS. Dengan doping, penataan ulang struktur pita energi terjadi, dan menghasilkan pergeseran positif pada potensial pita-rata (flat-band potential) serta meminimalkan nilai impedansi pada antarmuka komponen sel surya.
Melalui kombinasi rekayasa struktur pita energi dan optimalisasi konsentrasi doping tersebut, efisiensi konversi fotovoltaik pada sel surya berbasis CZTS ini mengalami peningkatan yang menjanjikan. Penemuan ini membuka jalan baru bagi komersialisasi sel surya film tipis generasi berikutnya yang lebih murah, efisien, dan berkelanjutan.
Penulis: Tahta Amrillah, Ph.D
Detail tulisan ini dapat diakses pada: https://scholar.unair.ac.id/en/publications/band-structure-modification-and-enhancement-in-photovoltaic-perfo/
