Analisis Dan Investigasi Karakter Semikonduktor P+-Gaas/N+-Si Heterojunction Untuk Persambungan Sel Surya Tandem Berbasis Si/Gaas Menggunakan Archimedes 2.0.1

Abstract

Penelitian terhadap teknologi sel surya terus berkembang dan kini para peneliti berusaha meningkatkan efisiensi sel surya dengan mengoptimalkan kemampuan penyerapan spektrum cahaya matahari pada sel surya. Sel surya yang didesain memiliki kemampuan menyerap spektrum cahaya matahari yang sangat besar adalah sel surya tandem (multijunction), yang termasuk dalam sel surya generasi ketiga (Dimroth and Kurtz, 2007). Sel surya tandem (multijunction) merupakan desain sel surya di mana terdapat beberapa persambungan p-n yang dibuat dari material semikonduktor yang berbeda. Penggunaan material berbeda (bandgap berbeda) yang digunakan sebagai persambungan inilah yang ditujukan untuk mendapatkan maksimum foton dari spektrum cahaya matahari. Dalam proses fabrikasi sel surya tandem terdapat batasan mendasar terkait penggunaan material dengan mengoptimalkan bandgap yang memungkinkan tercapainya nilai efisiensi yang tinggi melalui rendahnya tingkat defect. Di balik nilai efisiensi sel surya tandem yang sangat tinggi terdapat tantangan dalam proses fabrikasinya. Berbagai usaha telah dilakukan salah satunya yaitu optimasi persambungan p-n yang digunakan untuk menghubungkan sel satu dengan sel yang lainnya. Persambungan p-n memegang peran penting dan perhatian khusus untuk meningkatkan efisiensi sel surya tandem, hal ini dikarenakan persambungan memiliki pengaruh terhadap besar-kecilnya energi yang diteruskan hingga mampu menghasilkan energi listrik. Oleh karena itu dibutuhkan karakteristik persambungan p-n ideal yang diterapkan untuk menghubungkan antar sel sehingga diharapkan didapatkan energi cahaya yang optimum untuk dikonversi dan menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang besar. Dengan memanfaatkan keunggulan pemodelan numerik berbasis metode beda hingga, respon berupa densitas dan potensial yang diperoleh dari solusi persamaan Poisson non-stasioner digunakan untuk investigasi semikonduktor p+- GaAs/n+-Si heterojunction sebagai persambungan untuk sel surya tandem berbasis Si/GaAs. Peneliti bertujuan untuk mengetahui pengaruh ketebalan persambungan agar didadaptakan persambungan ideal yang diaplikasikan untuk sel surya tandem berbasis Si/GaAs. Mengacu pada hasil dan analisis maka secara umum dapat disimpulkan bahwa pada semua variasi ketebalan yang dilakukan pada masing-masing lapisan, yakni Si dan GaAs, menunjukkan semakin berkurang ketebalan lapisan persambungan semakin besar rapat arus yang dihasilkan dan semakin rendah besarnya energi konduksi pembawa muatan. Hal ini menunjukkan bahwa pembawa muatan pada semikonduktor p+-GaAs/n+-Si heterojunction semakin mudah menembus barrier saat ketebalan lapisan semakin tipis sehingga menghasilkan arus yang semakin besar. Rendahnya energi konduksi yang dihasilkan oleh persambungan p+-GaAs/n+-Si heterojunction menunjukkan bahwa saat struktur ini digunakan untuk sambungan pada sel surya tandem berbasis Si/GaAs dapat mentransfer energi dengan baik tanpa banyak kehilangan listrik yang dihasilkan.