DISTRIBUSI PEMBAWA MUATAN DIODA SEL SURYA PERSAMBUNGAN P-N PADA VARIASI KETEBALAN LAPISAN-P

Abstract

Distribusi Pembawa Muatan Dioda Sel Surya Persambungan p-n pada Variasi Ketebalan Lapisan-P; Diajeng Krisnina Fandayani, 071810201085; 2014: 59 halaman; Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember.

Bahan semikonduktor sering digunakan dalam pembuatan dioda. Bahan ini terbuat dari bahan semikonduktor dengan tipe persambungan p-n. Persambungan p-n hanya bisa mengalirkan arus listrik pada saat diberi bias atau panjar sehingga persambungan p-n hanya bisa mengalirkan arus pada satu arah saja. Selain menggunakan panjar maju, dioda juga dapat beroperasi saat mendapatkan energi foton eksternal. Divais yang demikian dapat dipergunakan untuk pembangkit listrik dan biasanya dikenal dengan sel surya. Optimasi lapisan p dapat berpengaruh dalam divais yang akan dibuat, dalam penelitian ini akan dikaji distribusi pembawa muatan dengan menggunakan berbagai variasi ketebalan lapisan p yakni sebesar 1.0 μm, 1.2 μm dan 1.5 μm, serta menggunakan tegangan keluaran (output) pada saat belum terjadi aliran pembawa muatan. Adapun bahan yang disimulasikan adalah material kristal silikon. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Komputasi dan Material, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Jember, mulai bulan Mei sampai Nopember 2014. Penelitian ini mengkaji bagaimana pengaruh ketebalan lapisan p terhadap distribusi pembawa muatan, yang dilakukan dengan menyelesaikan persamaan Poisson dan kontinuitas menggunakan metode elemen hingga. Variasi ketebalan lapisan-p yang diberikan adalah 1.0 μm, 1.2 μm dan 1.5 μm. Dalam hal ini, distribusi pembawa muatan hanya diamati pada tegangan keluaran nol volt. Hasil simulasi yang diperoleh adalah grafik distribusi pembawa muatan (elektron dan hole) untuk ketebalan lapisan p 1.0 μm, 1.2 μm, dan 1.5 μm. Pada konsentrasi elektron di daerah anoda (ketebalan 0 μm), mengalami peningkatan viii

kosentrasi pada ketebalan lapisan p 1.0 μm, 1.2 μm sampai 1.5 μm yaitu sebesar 1.99x10 3 , 2.29x10 3 dan 2.34x10 3 . Di daerah persambungan p-n, konsentrasi yang diperoleh tidak mengalami perbedaan dari ketebalan lapisan p 1.0 μm sampai 1.5 μm yaitu sebesar 7.94x10 15 . Sedangkan pada daerah ujung katoda, konsentrasi yang diperoleh konstan seiring dengan ketebalan lapisan p dengan konsentrasi sebesar 10 . Adapun untuk distribusi pembawa muatan hole pada variasi ketebalan lapisan p. Pada pembawa muatan hole daerah anoda (ketebalan 0 μm) dengan variasi ketebalan 1.0 μm, 1.2 μm dan 1.5 μm didperoleh konsentrasi pembawa muatan yang bernilai konstan sebesar 10 17 . Di daerah persambungan p-n konsentrasi pembawa muatan mengalami nilai yang relatif sama (konstan) pada setiap variasi ketebalan lapisan p yaitu sebesar 2.63x10 4 . Di daerah katoda jumlah konsentrasi pembawa muatan yang dihasilkan mengalami kenaikan masing-masing sebesar 2.18x10 viii 3 dan 2.30x10 3 . Perubahan juga terjadi pada interval ketebalan lapisan yang memiliki konsentrasi pembawa muatan konstan. Pada variasi ketebalan lapisan p yang pertama (1.0 μm), diperoleh tebal lapisan tersebut sebesar 4.36 μm. Ketebalan lapisan-p yang kedua (1.2 μm), didapatkan tebal lapisan tersebut 4.46 μm. Adapun pada ketebalan lapisan p yang ketiga 1.5 μm, ketebalan lapisan yang memiliki jumlah pembawamuatan yang sama meningkat menjadi 4.73 μm.