PENGARUH KONSENTRASI Cu TERHADAP KARAKTERISTIK LAPISAN ABSORBER DAN PERFORMA SEL SURYA LAPISAN TIPIS Cu2ZnSnS4

Cu2ZnSnS4 (CZTS) adalah salah satu material alternatif yang menjanjikan untuk lapisan absorber pada sel surya lapisan tipis. Lapisan tipis CZTS telah dibuat melalui metode sol-gel dan diendapkan pada substrat ITO menggunakan teknik spin-coating. Copper (Cu) dengan kemurnian 99% digunakan sebagai material pada prekursor CZTS. Perbandingan rasio Cu/(Zn+Sn) sebagai konsentrasi Cu divariasikan menjadi 0,76; 0,81; 0,86 dan 0,91 untuk mengetahui pengaruhnya terhadap struktur kristal, struktur mikro, karakteristik serapan optik dan performa sel surya CZTS. Hasil karakterisasi struktur kristal menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan bahwa lapisan absorber CZTS memiliki struktur kristal kesterite sebesar 5,5-7,8% serta ditemukan fase sekunder ZnS, Cu2S, Cu2SnS3, SnS, dan SnS2 dan persentase massa ZnS yang berkurang seiring bertambahnya konsentrasi Cu. Ukuran kristal bertambah besar dengan berkurangnya konsentrasi Cu. Hasil karakterisasi struktur mikro menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan bahwa ukuran butir semakin meningkat seiring peningkatan konsentrasi Cu. Berdasarkan hasil karakteristik serapan optik menggunakan UV-Vis Spectrometry dan I-V meter didapatkan hasil bahwa lapisan absorber CZTS sensitif pada panjang gelombang rendah dengan Light Harvesting Effeciency (LHE) berkisar 95,74–99,23%. Nilai energi band gap yang diperoleh berkisar antara 1,14-1,91 eV. Efisiensi meningkat seiring peningkatan konsentrasi Cu. Hasil performa terbaik dan nilai band gap yang optimal menunjukkan bahwa material Cu dengan kemurnian 99% dalam penelitian ini dapat digunakan dalam prekursor CZTS sebagai lapisan absorber pada photovoltaic. Kata Kunci : Sel surya CZTS, Konsentrasi Cu, struktur kristal, struktur mikro, serapan optik. Cu2ZnSnS4 (CZTS) is one of the promising alternative materials for the absorber layer of thin-lapisan solar cells. CZTS thin lapisans have been prepared using a sol-gel method and deposited on ITO substrates by spin-coating technique. The local copper powder (Cu) material containing 99% purity was proposed as the material for CZTS synthesis. The Cu/(Zn+Sn) ratio's as the copper concentration was varied between 0.76, 0.81, 0,86 and 0,91 to study its effect on crystal structure, micro structure, optical properties, and solar cell performance. The results crystal structure of characterization using X-ray diffraction (XRD) showed that the lapisans have form 5.5 – 7.8% kesterite crystal structure and found that the secondary phases of ZnS, Cu2S, Cu2SnS3, SnS, and SnS2 and the mass percentage of ZnS is decreases when the copper concentration increases The crystallites size is increases when the copper concentration decreases. The results of characterization micro structure using Scanning Electron Microscope (SEM) indicates the grain size increases when increase in copper composition. Based on the results characterization of the optical properties using UV-Visual Spectrometry and I-V meter showed that absorber layer CZTS is sensitive at low wavelengths with Light Harvesting Effeciency (LHE) around 95,74 – 99,23%. The obtained band gap energy values were found in the range of 1,14-1,91 eV. Effeciency of solar cell increases when copper consentration increases.The best performance and favorable optical bandgap make our CZTS thin lapisans utilizing Cu material containing 99% purity suitable to be used as an absorber layer for photovoltaic applications. Keywords: CZTS solar cell, Cu Concentration, crystal structure, micro structure, optical propertie