Penerapan Persamaan Schrodinger dalam Mengeksplorasi Koefisien Transmisi Terbesar pada Kombinasi Bahan Semikonduktor II-VI

Abstract

Quantum Dots (QDs) merupakan bahan semikonduktor berukuran nano yang bisa diaplikasikan untuk LED (light emitting diode), dioda laser, bahkan sel surya. Perkembangan dan pemanfaatan sel surya dalam era saat ini semakin besar sehingga susunan bahan QDs berperan penting dalam efektivitas sel surya. QDs memiliki sifat seperti semikonduktor pada umumnya, seperti efek terobosan, rapat keadaan, dan tingkatan-tingkatan energi. Efek terobosan (tunneling effect) sendiri terjadi saat partikel mencoba untuk menerobos suatu perintang yang berenergi lebih tinggi dari energi partikel tersebut. Besarnya probabilitas energi E untuk menerobos penghalang V yang lebih besar ini dinamakan koefisien transmisi. Peneliti menjadikan sel surya sebagai fokus utama penelitian ini, sehingga bahan yang digunakan merupakan semikonduktor paduan II-VI, yaitu CdS (A), CdSe (B), dan CdTe (C). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui model persamaan koefisien transmisi dan menganalisis nilai koefisien transmisi terbesar pada tiga penghalang menggunakan persamaan Schrodinger. Penelitian ini dilakukan dengan beberapa langkah, yaitu studi literatur, pengembangan teori, validasi alat simulasi, simulasi/pengambilan data, pembahasan, dan kesimpulan. Validasi alat simulasi dilakukan dengan mengkomparasikan hasil rujukan yang menganalisis nilai koefisien transmisi terbesar pada tiga penghalang menggunakan bahan GaN, SiC, dan GaAs dengan hasil yang didapatkan oleh peneliti menggunakan bahan yang sama. Apabila validasi telah berhasil dilakukan, maka bahan semikonduktor yang telah dipilih disusun secara seragam dan susunan kombinasi. Validasi dan juga pengambilan data selama penelitian dilakukan menggunakan Matlab2022a. Pada susunan seragam AAA, nilai koefisien transmisi terbesar yaitu 0.9925 pada energi 1.000 eV. Pada susunan seragam BBB dan CCC memiliki koefisien transmisi sebesar 1.000 pada energi 0.814 eV dan 0.733 eV. Susunan BBB dan CCC memiliki energi potensial yang cukup rendah yaitu 1.73 eV dan 1.44 eV dibandingkan dengan susunan AAA yang memiliki energi potensial sebesar 2.45 eV sehingga energi partikel lebih mudah ditransmisikan meskipun energi partikel belum maksimum. Pada susunan kombinasi, terdapat tiga nilai yang sama, yaitu pada susunan dua susunan yang berlawanan. Susunan ABC dan CBA memiliki koefisien transmisi sebesar 0.7975 eV pada energi 0.828 eV. Susunan ACB dan BCA memiliki koefisien transmisi sebesar 0.8851 eV pada energi 0.783 eV. Susunan BAC dan CAB memiliki koefisien transmisi sebesar 0.9823 eV pada energi 0.957 eV. Koefisien transmisi yang telah diperoleh dari masing-masing susunan tersebut dapat memudahkan penyusunan bahan pembuat sel surya. Semakin besar dan cepat koefisien transmisi tersebut mencapai nilai maksimum, maka semakin bagus susunan bahan tersebut untuk digunakan sebagai pembuatan sel surya karena akan semakin mudah elektron tersebut tersimpan dan tersalurkan ke dalam aliran listrik. Sehingga dapat disimpulkan bahwa susunan CCC memiliki potensi yang cukup baik untuk digunakan sebagai bahan sel surya karena pada dasarnya adalah bahan CdTe telah banyak digunakan sebagai objek penelitian sel surya.