Download JMEI Vol. 01 No. 01, Februari 2011 - Jurnal Material dan ...

Karakteristik Fotodioda dan Sel Surya Hibrid berbasis Polimer Polialkiltiofen 43Meskipun sifat kelistrikan dari polimer terkonjugasi ini dapat dijelaskan secara sederhana denganmengadopsi konsep pita energi dan pembawa muatan elektron-hole seperti dalam bahan kristalsemikonduktor anorganik, terdapat perbedaan yang mendasar pada skala mikroskopik. Produkfoto-eksitasi adalah eksiton polaron, yakni pasangan elektron dan hole yang terstabilkan olehdistorsi struktur molekul sehingga memiliki energi ikat yang besar. Eksiton tersebut harusmengalami disosiasi untuk menghasilkan pembawa muatan bebas, yakni polaron negatif danpolaron positif, suatu keadaan yang membawa elektron dan hole tetapi disertai juga dengandistorsi struktur molekul. Oleh karena itu, konsentrasi pembawa muatan (n) dan mobilitaspembawa muatan (µ) di dalam persamaan (1) tidaklah konstan untuk polimer ini.E (eV)rGambar 2. Ilustrasi proses disosiasi eksiton yang dibantu oleh medan listrik.Model Onsager sering dirujuk untuk mendeskripsikan karakteristik fotogenerasi dalam bahandengan ke-takteraturan keadaan dan energi ikat eksiton yang besar [5]. Dalam kondisi semacamtersebut, proses disosiasi eksiton memerlukan bantuan medan listrik seperti diilustrasikan dalamGambar 2. Fotoarus di dalam bahan merupakan produk dari proses pembangkitan pembawamuatan yang bergerak di bawah pengaruh tegangan bias (V), yang diberikan oleh hubungan( E,hν,T ) µ ( E) VdI = e ghτ(2)dimana E adalah medan listrik lokal, g adalah laju fotogenerasi, µ adalah mobilitas pembawamuatan, τ adalah waktu hidup pembawa muatan dan d adalah ketebalan lapisan polimer. Lajufotogenerasi pada energi eksitasi (hν) tertentu adalah:αg( E, T ) = η( E, hν, T )( hν) I ( x)hνph(3)dimana η adalah efesiensi pembentukan eksiton per foton yang diserap, α(hν) adalah absorbansi(yang bergantung pada energi eksitasinya), dan I ph adalah intensitas cahaya pada kedalamanpenetrasi (x) tertentu pada lapisan polimer. Jelas bahwa kebergantungan laju generasi danmobilitas pembawa muatan pada medan listrik ini dapat turut memberikan pengaruh padakarakteristik I-V seperti yang teramati.