Analisis Pengaruh Defek CuZn+ZnCu pada Kristal Cu2ZnSnS4 sebagai Material Sel Surya Menggunakan Teori Fungsi Kerapatan - Manopo, Jessie (2021)
Cu2ZnSnS4 (CZTS) biasa digunakan sebagai lapisan absorber pada sel surya lapisan tipis. Dalam fabrikasi CZTS, sampai saat ini, diperoleh bahwa rasio Cu/(Zn+Sn) dan Zn/Sn yang optimum sekitar 0.8 dan 1.2. Pada kondisi ini defek kompleks yang paling mudah terbentuk adalah CuZn+ZnCu. Pada penelitian ini dianalisis pengaruh defek kompleks CuZn+ZnCu terhadap sifat optik dan sifat listrik CZTS menggunakan teori fungsi kerapatan. Berdasarkan penelitian ini diperoleh bahwa adanya defek CuZn+ZnCu dapat dan rapat arus hubung singkat (Jsc) sekitar 6-19% serta sedikit memperkecil celah pita energi. Akan tetapi, defek ini menyebabkan deficit tegangan rangkaian terbuka (Voc) sebesar 2-16%. Namun demikian, defek CuZn+ZnCu dapat meningkatkan efisiensi sel surya sekitar 1% dibandingkan dengan menggunakan CZTS murni. Hal ini terkait dengan mengecilnya massa efektif pembawa muatan pada CZTS ketika terdapat defek ini. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa salah satu penyebab optimumnya rasio Cu/(Sn+Zn)=0.8 dan Zn/Sn=1.2, adalah akibat adanya defek ini. Cu2ZnSnS4 (CZTS) is commonly used as an absorber layer in thin film solar cells. In CZTS fabrication, to date, it has been found that the optimum Cu / (Zn + Sn) and Zn / Sn ratios are around 0.8 and 1.2. In this condition, the easiest defect complexes to form is CuZn + ZnCu. In this study, the effect of the CuZn + ZnCu defect complexes on the optical and electrical properties of CZTS was studied using density function theory. Based on this research, it was found that the CuZn + ZnCu defect can increase the short circuit current density (Jsc) by about 6-19% and slightly reduce the band gap. However, this defect causes an open circuit voltage deficit (Voc) of 2-16%. However, the CuZn + ZnCu defect could increase solar cell efficiency by about 1% compared to using pure CZTS. This is related to the reduced charge carrier effective mass of the CZTS when this defect is present. Therefore, it can be concluded that this defect is one of the reasons for the optimum ratio of Cu / (Sn + Zn) is 0.8 and Zn / Sn is 1.2.