Pustaka Ilmiah Universitas Padjadjaran

Abstrak

Studi Dan Pemodelan Pengaruh Plasmonik Nano-partikel Metal Pada Daya Serap Sel Surya Dengan Bahan Aktif P3HT:PCBM

Peningkatan efisiensi daya serap sel surya dapat dilakukan dengan menggunakan nanopartikel metal. Partikel-partikel ini bertindak sebagai kolektor cahaya matahari, yang mampu mengkonsentrasikan medan pada lokasi-lokasi yang sangat tertentu. Sifat serapan energi foton oleh partikel metal sangat unik dan selektif terhadap frekuensi-frekuensi tertentu. Perilaku respon frekuensi ini dapat ditera dengan mengatur ukuran dan bentuk dari nano partikel. Penelitian ini menekankan studi, pemodelan dan simulasi dari respon partikel-partikel dalam skala ukuran nano pada gelombang elektro-magnetik (EM). Hamburan gelombang EM berada disebrang batas difraksi, oleh karena itu penanganan persamaan gelombang harus dilakukan secara khusus memalui teori yang diajukan oleh Mie [Mie, 1908]. Ketersediaan perangkat keras dan lunak akan sangat membantu untuk memberikan data-data penting pada eksperimen. Luaran dari penelitian akan berupa data-data respon material nanopartikel yang sangat berharga bagi eksperimen pengembangan sel surya Mekanisme peningkatan efisiensi serapan daya energi matahari adalah melalui satu fenomena fisika yang disebut dengan eksitasi plasmon dari partikel metal. Eksitasi plasmon ini adalah respon kolektif dari elektron-elektron yang berada pada pita konduksi metal terhadap gelombang EM yang datang. Dalam frekuensi tertentu yang memungkinkan kondisi resonansi, elektron-elektron akan bergerak selaras dengan osilasi gelombang. Dalam keadaan ini nano-partikel dapat bertindak sebagai agen penyerap energi foton yang datang dari cahaya matahari. Formulasi untuk mendapatkan solusi penjalaran gelombang EM yang terhambur oleh partikel berukuran nano-meter berdasar pada persamaan-persamaan Maxwell. Metoda-metoda penyelesaian secara numerik diajukan, yakni metoda Discrete-Dipol Approximation (DDA) dan penyelesaian persamaan-persamaan Maxwell yang didiskretkan dalam domain ruang dan waktu, Finite-Di?erence Time-Domain (FDTD). Verifikasi dari hasil pemodelan dan simulasi dilakukan dengan menggunakan eksperimen hamburan cahaya dengan partikel-partikel metal pada rentang spektrum cahaya tampak. Tahun pertama akan difokuskan pada resonansi plasmon sedangkan untuk tahun kedua akan difokuskan pada kopling antara nanopartikel dengan lapisan aktif dan pengaplikasian pada sel surya. Untuk setiap tahunnya ditargetkan untuk mempublikasikan hasil-hasil penelitian di jurnal internasional.