OPTIMASI DESAIN KRISTAL FOTONIK PADA SEL SURYA PEROVSKITE BERBASIS TIMBAL IODIDA (MAPbI3) DENGAN METODE FINITE-DIFFERENCE TIME DOMAIN (FDTD) PADA SIMULASI ANSYS LUMERICAL

Sel surya perovskite (perovskite solar cell, PSC) adalah salah satu sel surya generasi ketiga yang mampu bersaing dengan sel surya silikon. PSC menarik perhatian peneliti saat ini karena tren efisiensinya yang bagus, memiliki biaya fabrikasi yang rendah, serta celah pita energi (band gap) yang ideal. Peningkatan performa optik dapat menjadi salah satu opsi untuk meningkatkan efisiensi dari PSC. Penerapan struktur kristal fotonik (photonic crystal, PC) diketahui dapat menjadi solusi untuk meningkatkan performa optik dari PSC. Karakteristik dari struktur PC seperti penangkapan cahaya (light-trapping) dan efek slow photon berguna untuk mengurangi terjadinya rekombinasi muatan pembawa dan meningkatkan interaksi antara foton dan material. Dalam penelitian ini, optimasi desain PC nanodisk dua dimensi yang diaplikasikan di lapisan transpor elektron (electron transport layer, ETL) pada PSC berbasis timbal iodida (methylammonium lead-iodide, MAPbI3) disimulasikan dengan metode finite-difference time domain (FDTD). Simulasi dilakukan pada berbagai variasi parameter optimasi seperti jari-jari, konstanta kisi, dan ketebalan PC nanodisk. Berdasarkan simulasi yang telah dilakukan, desain optimal PC nanodisk memiliki jari-jari, konstanta kisi, dan ketebalan masing-masing sebesar 225 nm, 500 nm, dan 187,5 nm dengan performa absorpsi PSC mencapai 95% dan rapat arus penyinaran (Jsc) 26,555 mA/cm2. Perovskite solar cell (PSC) is one of the third generation solar cells that can compete with silicon solar cells. PSCs are attracting many researchers today because of their good efficiency trends, low fabrication costs, and ideal energy band gaps. The increament of optical performance can be an option in order to increase PSC efficiency. The application of a photonic crystal (PC) structure is known to be a solution to improve the optical performance of PSC. The characteristics of the PC structure such as light-trapping and slow photon effects are useful for reducing the recombination of carrier charge and enhancing the interaction between photons materials. In this study, the optimization of the two-dimensional PC nanodisk design applied to the electron transport layer (ETL) of lead iodide-based PSC (methylammonium lead-iodide, MAPbI3) was simulated using the finite-difference time domain (FDTD) method. Simulations were carried out on various optimization parameters such as radius, lattice constant, and thickness of PC nanodisk. Based on this simulations, the optimal nanodisk PC design has a radius, lattice constant, and thickness of 225 nm, 500 nm, and 187.5 nm, respectively, with PSC absorption performance reaching 95% and photocurrent density (Jsc) 26,555 mA/cm2