SINTESIS DAN KARAKTERISASI LAPISAN TIPIS Cu2ZnSnS4 SEBAGAI ABSORBER PADA SEL SURYA MEMANFAATKAN POTENSI MATERIAL Zn - Angela Vitadewi, - (2021)
Indonesia memiliki tingkat konsumsi energi listrik yang tinggi dan masih terus meningkat. Sumber energi listrik utama di Indonesia masih didominasi oleh bahan bakar fosil yang terbatas dan menghasilkan polusi tinggi. Energi terbarukan diperlukan untuk dijadikan alternatif dari bahan bakar fosil yang tidak ramah lingkungan. Penggunaan Cu2ZnSnS4 sebagai absorber merupakan hal yang menjanjikan karena sifatnya yang tak beracun, ramah lingkungan, murah dan kelimpahan unsurnya yang tinggi. CZTS juga memiliki efisiensi teoritis Shockley Queisser Limit yang tinggi mencapai 30,9%. Melimpahnya sumber daya mineral Zn di Indonesia melatarbelakangi dilakukannya penelitian ini. Pada penelitian ini CZTS disintesis menggunakan material Zinc dan dikarakterisasi, kemudian hasilnya dibandingkan dengan CZTS yang disintesis menggunakan material standar Zinc Acetate (Zn(CH3CO2)2.2H2O). Teknik dopisisi yang dilakukan adalah teknik deposisi yang efisien dan efektif menggunakan solution processed. Optimasi komposisi juga dilakukan dengan 5 rasio Zn/Sn yang berbeda yakni 1,15; 1,20; 1,25; 1,30; 1,35. Ditemukan bahwa sel surya berbasis CZTS berhasil disintesis memanfaatkan material Zinc. Penggunaan material Zinc meningkatkan presentase fase kesterite yang terbentuk dan meningkatkan ukuran partikel. Penggunaan material Zinc juga tidak terlalu merubah morfolgi permukaan absorber secara signifikan, baik menggunakan Zinc maupun Zinc Acetate menghasilkan keseragaman ukuran mirip. Hanya saja, penggunaan material Zinc yang berlebih dapat membuat crack pada permukaan lapisan tipis absorber CZTS. Penggunaan material Zinc juga dapat meningkatkan absorbansi dan Light Harvesting Efficiency, tanpa mengubah bandgap material. Ditemukan bahwa sampel yang disintesis menggunakan material Zinc menghasilkan performasi tertinggi yakni nilai Voc, Jsc dan efisiensi tertinggi didapatkan oleh Z125, yakni sampel yang disintesis dengan material Zinc dengan rasio Zn/Sn 1,25. Rasio Zn/Sn 1,25 menghasilkan fase kristal, morfologi, sifat optik dan performansi paling baik dibandingkan dengan rasio lainnya. Indonesia has a high electrical energy consumption and still increasing. The essential electrical stockpile in Indonesia is overwhelmed by the restricted and high contamination petroleum derivative. Sustainable power is required as an option in contrast to non-renewable energy source that isn't ecologically well disposed. Cu2ZnSnS4 has the potential as an absorber layer due to its non-toxic property, environmentally friendly, low cost, and elemental abundance. CZTS also has potential Shockley Queisser Limit up to 30.9% (for 1.0 eV bandgap). The abundance of mineral resources in Indonesia (especially Zinc) is the background for this research. In this work, Cu-poor Zn-rich CZTS was synthesized and characterized using Zinc, then the results obtained were compared with CZTS synthesized using Zinc Acetate (Zn(CH3CO2)2.2H2O). The fabrication technique is carried out with an easy low-cost fabrication technique, using the non-vacuum sol-gel method and spin-coating deposition. Compositional optimization will also be carried out on five different Zn to Sn ratios namely, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30, 1.35. It was discovered that the CZTS-based solar cells were synthesized successfully using Zinc. The use of Zinc material increases the percentage of kesterite phase formed and increases the grain size. Also, the use of Zinc does not alter the surface morphology of the absorber substantially, with the use of either Zinc or Zinc acetate providing similar uniformity in size. However, cracks on the surface of the CZTS thin absorber layer can be formed by the use of excess Zinc. The use of Zinc can also increase the absorbance and Light Harvesting Efficiency without changing material's bandgap. Zinc synthesized samples were found to achieve the highest performance, namely the Voc, Jsc value, and the highest efficiency was obtained by Z125, namely Zinc samples with a Zn/Sn ratio of 1.25. Compared to other ratios, the Zn/Sn ratio of 1.25 resulted in the best crystal phase, morphology, optical properties and performance.