Analisis Pengaruh Conductive Layer dan Perlakuan Temperatur Terhadap Performa Flexible Photodiode CsPbBr3

Alhafiz, Muhammad Faridz (2025) Analisis Pengaruh Conductive Layer dan Perlakuan Temperatur Terhadap Performa Flexible Photodiode CsPbBr3. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011211045-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (16MB) | Request a copy

Abstract

Indonesia sebagai negara tropis yang mendapatkan sinar matahari sepanjang tahun, memiliki potensi yang sangat besar untuk dapat memanfaatkan perangkat fotovoltaik seperti fotodioda dalam pemenuhan kebutuhan energinya. Namun, keterbatasan dan kontur lahan yang beragam menjadi menjadi tantangan tersendiri bagi penggunaan sel surya. Sebagai upaya memaksimalkan konversi energi surya di lahan yang terbatas, pengembangan flexible photodiode (FP) menjadi salah satu ide yang menarik. Maka dari itu, pada penelitian ini akan dilakukan fabrikasi FP yang memiliki konsep heterojunction dengan TiO2, Fe2O3, perovskite CsPbBr3, carbon nanotubes (CNT), dan substrat berupa polyethylene terephthalate (PET) sebagai penyusunnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh temperatur treatment perovskite CsPbBr3 serta keberadaan conductive layer pada FP yang ditujukan sebagai proof-of-concept dalam pengembangan flexible solar cell dengan substrat PET. Material Fe2O3 yang akan dimanfaatkan didapat dari sisa hasil korosi jalur pipa gas daerah Jawa Timur yang dikalsinasi pada suhu 600℃. Di sisi lain, perovskite CsPbBr3 disintesis dengan metode ligand-assisted reprecipitation (LARP). Fabrikasi FP akan dilakukan dengan proses deposisi layer-per-layer hingga akhirnya disatukan. FP akan difabrikasi dengan dua variasi yang berbeda, yaitu FP dengan conductive layer dan tanpa conductive layer. Sementara itu, variasi temperatur treatment CsPbBr3 yang digunakan adalah temperatur ruang, 60℃, dan 85℃. Analisis dilakukan melalui uji karakterisasi XRD, SEM, UV-Vis, PL, serta pengukuran performa dengan uji LSV. Studi ini menunjukkan bahwa peningkatan temperatur berpengaruh secara langsung terhadap morfologi, khususnya ukuran partikel CsPbBr3. Selain itu, estimasi bandgap yang dilakukan dengan TAUC plot menunjukkan bahwa nilai bandgap thin film CsPbBr3 konsisten berada di rentang ~2,3 eV. Adapun penambahan CNT sebagai conductive layer justru menekan performa fotovoltaik dari flexible photodiode yang telah difabrikasi. Hal tersebut dibuktikan dengan perangkat yang memiliki susunan TiO₂/Fe₂O₃/CsPbBr₃ selalu mampu menghasilkan arus dengan nilai yang lebih besar dibanding fotodioda dengan susunan TiO₂/Fe₂O₃/CsPbBr₃/CNT pada tegangan yang sama. Utamanya, pada tegangan +0,3 V saat kondisi illuminated, rata-rata arus yang dihasilkan oleh fotodioda dengan struktur tanpa CNT mencapai selisih lebih dari ~0,01 A/cm² dibanding dengan fotodioda yang memiliki struktur tambahan berupa CNT. Adapun arus tertinggi yang tercatat adalah ~0,03 A/cm².
=====================================================================================================================================
Indonesia, as a tropical country that receives sunlight throughout the year, holds significant potential for harnessing photovoltaic devices such as photodiodes to meet its energy demands. However, limitations in land availability and diverse terrain profiles present challenges for the widespread implementation of solar cells. To address this, the development of flexible photodiodes (FP) emerges as a promising approach for maximizing solar energy conversion in limited space. Therefore, this study focuses on the fabrication of flexible photodiodes with a heterojunction architecture composed of TiO₂, Fe₂O₃, CsPbBr₃ perovskite, carbon nanotubes (CNT), and polyethylene terephthalate (PET) as the substrate. The objective of this research is to investigate the effects of CsPbBr₃ post-deposition treatment temperature and the presence of a conductive layer on the performance of the flexible photodiode, serving as a proof-of-concept for the development of flexible PET-based flexible solar cells. The Fe₂O₃ material was derived from corrosion by-products of a natural gas pipeline in East Java and subsequently calcined at 600 °C. Meanwhile, the CsPbBr₃ perovskite was synthesized using the ligand-assisted reprecipitation (LARP) method. The FP devices were fabricated via a sequential layer-by-layer deposition process. Two configurations were prepared: FP with and without a conductive CNT layer. CsPbBr₃ films were treated at three different temperatures: room temperature, 60 °C, and 85 °C. Characterization was performed through XRD, SEM, UV-Vis, and PL measurements, along with device performance analysis using LSV. The study demonstrates that increasing the treatment temperature has a direct impact on the morphology of CsPbBr₃, particularly in particle size growth. Furthermore, bandgap estimation using the TAUC plot confirmed a consistent value around ~2.3 eV for the CsPbBr₃ thin films. Interestingly, the inclusion of CNTs as a conductive layer was found to suppress the photovoltaic performance of the flexible photodiode. This was evidenced by the TiO₂/Fe₂O₃/CsPbBr₃-structured devices consistently generating higher current than those with the TiO₂/Fe₂O₃/CsPbBr₃/CNT configuration under the same voltage. Specifically, under illumination at +0.3 V, the average photocurrent of the CNT-free device exceeded that of the CNT-based device by more than ~0.01 A/cm² and the highest current recorded was ~0.03 A/cm².

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Carbon Nanotubes, Conductive Layer, Fotodioda, Perovskite, Temperatur, Photodiode, Temperature
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1087 Photovoltaic power generation
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Faridz Alhafiz
Date Deposited:	31 Jul 2025 09:30
Last Modified:	31 Jul 2025 09:30
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/123854

Actions (login required)

View Item