2019 : Fabrikasi Sel Surya Berstruktur PN Berbasis Material Perovskite BaxSr1-xTiO3

Dr. Drs. Yoyok Cahyono M.Si.
Drs. M. Zainul Asrori M.Si

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Sejak akhir pertengahan abad ke-20, konsumsi energi dunia telah meningkat secara dramatis karena peningkatan populasi dunia dan industrialisasi, sehingga dunia telah memasuki ambang krisis energi, tidak terkecuali Indonesia. Disamping itu kondisi geografis Indonesia sebagai negara kepulauan terbesar di dunia merupakan tantangan tersendiri untuk memenuhi kebutuhan energi secara merata di seluruh wilayah Indonesia. Indonesia memiliki banyak pulau-pulau kecil dengan rata-rata beban listrik sekitar 5 MW. PLTD yaitu pembangkit listrik tenaga diesel, merupakan pilihan pembangkit listrik yang paling banyak digunakan. Tetapi PLTD itu sendiri masih memiliki banyak kendala seperti harga BBM yang mahal, polusi udara, bising, dan logistik BBM yang sangat sulit dilakukan. Untuk itu diperlukan teknologi pembangkit baru yang dapat menyelesaikan masalah-masalah ini. Karena itu sudah waktunya untuk beralih ke energi baru terbarukan, dan salah satunya adalah pemanfaatan energi matahari dengan menggunakan sel surya. Sel surya yang banyak dipergunakan dan menguasai pasar sebagian besar berupa silikon baik dalam bentuk kristal tunggal maupun dalam bentuk polikristal. Sel surya tersebut banyak diminati karena harganya yang lumayan terjangkau, walaupun nilai efisiensinya masih relatif tidak besar. Perkembangan sel surya berbasis perovskite belakangan ini sangat menarik perhatian banyak peneliti karena nilai efisiensi yang mencapai angka diatas 20% dalam rentang waktu yang singkat. Sel surya generasi ketiga ini berpotensi melewati Shockley-Queisser Limit pada 31% daya untuk sel surya single bandgap dan hingga sekarang nilai efisiensi dalam skala laboratorium telah mencapai 22,7%. Teknologi sel surya ini sangat menjanjikan karena lebih efisien dan ekonomis dimana biaya fabrikasinya yang rendah. Nilai efisiensi dan biaya fabrikasi merupakan aspek terpenting dalam fabrikasi sel surya untuk produksi massal komersialisasi. Salah satu bahan menjanjikan yang memiliki struktur perovskite adalah barium stronsium titanat (BaxSr1-xTiO3) atau yang sering disingkat BST. Film tipis BST mempunyai keunggulan yaitu konstanta dielektrik yang tinggi, dielectric loss yang rendah, dan komposisinya yang bergantung pada suhu Curie mengakibatkan BST dapat bersifat feroelektrik maupun paraelektrik. Film tipis BST juga memiliki kepekaan terhadap cahaya (opto-electronic), peka terhadap rangsangan suhu (pyroelectric), dan peka terhadap pengaruh tekanan (piezoelektrik). Transisi fase feroelektrik dengan memanfaatkan efek pyroelectric non-linear dapat diterapkan sebagai sel surya feroelektrik. Sel surya film feroelektrik bekerja dengan cara menyerap energi iradiasi matahari dan mengubah secara langsung energi termal tersebut ke dalam energi listrik melalui efek pyroelectric non-linear. Dalam Renstra ITS 2016-2020 dan 2021-2025, terutama yang berkaitan dengan bidang penelitian, ITS telah mencantumkan sel surya atau sel fotovoltaik melalui roadmap penelitian bidang unggulan Pusat Studi Sain, Material dan Nanoteknologi untuk dikembangkan dan dimanfaatkan secara efisien dan efektif untuk menghasilkan luaran yang bermanfaat bagi IPTEK dan masyarakat. Ini selaras dengan program pemerintah yang tertuang pada Peraturan Presiden RI, No.22 Tahun 2017, yaitu tentang Rencana Umum Energi Nasional, dimana pengembangan energi terbarukan untuk sel surya ada didalamnya. Penelitian material berbasis perovskite ini adalah implementasi dari renstra ITS dan program pemerintah tersebut, dan bagian dari rencana jangka panjang penelitian dan pengembangan material sel surya dari ‘Kelompok Penelitian Material Maju’ Departemen Fisika, Fakultas Sains ITS, disamping material sel surya lain yang telah dilakukan seperti material silikon amorf (a-Si:H) dan silicon kristal (µc-Si:H).