Karakteristik Sel Surya Organik Berbasis Polimer P3HT:PCBM

Abstrak – Karakteristik sel surya organik yang diwakili dengan nilai parameter internalnya telah ditentukan berdasarkan rangkaian ekivalennya. Sel surya organik (SSO) yang menjadi bahan kajian adalah berbasis  polimer campuran poly-3-hexylthiophene (P3HT) dan [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). Berdasarkan rangkaian ekivalennya, dapat ditentukan parameter internalnya, meliputi faktor idealisasi dioda (n), rapat arus foto (Jph), rapat arus jenuh dioda (Js), hambatan paralel (Rp), hambatan seri (Rs), rapat arus hubung singkat (Jsc) serta tegangan rangkaian terbuka (Voc). Dengan menggunakan metode pendekatan aproksimasi linier pada daerah tegangan dadal dari kurva rapat arus versus tegangan dari SSO yang ditinjau. Dengan metode ini selanjutnya dilakukan fitting antara data hasil eksperimen dengan hasil pemodelannya. Hasil yang diperoleh memperlihatkan hasil fitting yang sangat baik yang terlihat dari hampir tidak ada data eksperimen yang lepas dari kurva hasil pemodelan. Selain diperoleh parameter internal SSO, juga telah dilakukan interpretasi fisis dari paremeter tersebut.

Kata kunci: parameter internal, sel surya organik, polimer, P3HT, PCBM

PENDAHULUAN

Kemajuan pengembangan sel surya organik sangat cepat dalam dekade terakhir. Disamping kajian teoritis, sintesis dan pencarian material baru juga dilakukan untuk meningkatkan efisiensi konversi dayanya. Penyebab penurunan fill factor (FF) umumnya dikaitkan dengan masalah karakteristik materialnya ataupun dengan antarmuka dengan elektroda. Dalam hal ini, antar muka dengan elektroda dimaknai karena adanya potensial penghalang pada sambungan. Ada kaitan antara penurunan FF dalam SSO sangat dipengaruhi oleh adanya S-kinks. Fenomena ini disebabkan oleh adanya ketidakseimbangan mobilitas pembawa muatan (mobilitas lubang dalam donor dan mobilitas elektron dalam akseptor) pada SSO.

Meskipun upaya-upaya peningkatan efisiensi telah dilakukan, hingga saat ini secara faktual efisiensi SSO masih relatif rendah dibandingkan dengan pendahulunya, sel surya anorganik. Selain itu, karena mekanisme dasar yang mengatur operasi sel surya organik masih kurang dipahami, maka akan tetap sulit untuk meningkatkan efisiensi. Oleh karena itu, pemahaman yang lebih baik akan memandu perbaikan dalam desain perangkat dan kinerja SSO. Dalam rangka memahami mekanisme tersebut banyak penelitian telah dilakukan termasuk studi pada model analitis untuk tegangan arus terbuka dan hambatan yang berkaitan dalam SSO, serta studi tentang ketergantungan intensitas cahaya dari tegangan rangkaian terbuka dan rapat arus hubung singkat.

Dalam eksperimen, lebih sering dilakukan trial-error sehingga sampai sekarang belum didapatkan informasi yang pasti tentang kriteria SSO yang dapat menghasilkan efisiensi tinggi. Upaya pencarian informasi tersebut dilakukan dengan permodelan komputasi untuk untuk mencari parameter wakilan yang menentukan performa SSO yang biasa disebut parameter internal. Setelah didapatkan parameter internal tersebut diharapkan akan diperoleh pemahaman lebih tentang kinerja peranti dan dengan parameter tersebut akan diperoleh pula informasi penting untuk proses fabrikasi peranti serupa dengan performa yang lebih baik pada masa yang akan datang.

Peneliti :

Kuwat Triyana, Sholihun, Chotimah dan Renita Anggraeni
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada
Sekip Utara BLS. 21, Yogyakarta 55281, Indonesia
Email : triyana@ugm.ac.id

Untuk download full-text jurnal di atas silahkan tuliskan komentar Anda.

Posted in: Jurnal penelitian fisika