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

62 Inge M. Sutjahjateknologi berbasis bahan thermoelektrik (ZT = 0,5) masih jauh di bawah nilai dari teknologi yanglain yang memiliki nilai ZT yang lebih besarGambar 4. Perbandingan dari teknologi bahan thermoelektrik dengan metoda konversi energi yang lain untuk: (a)pendinginan dan (b) generator daya [6]. Performansi (efisiensi) dari teknologi berbasis bahan thermoelektrik ditandai olehnilai ZT = 0,5.Berbagai upaya telah dilakukan oleh para peneliti mancanegara untuk melahirkan bahan-bahanthermoelektrik baru yang dapat menghasilkan nilai ZT yang lebih tinggi bagi keperluan aplikasi.Secara prinsip nilai efisiensi thermoelektrik yang tinggi memerlukan material dengan nilaikonduktivitas listrik yang besar (untuk mereduksi efek pemanasan diri atau self-heatingberhubungan dengan arus listrik yang melewati devais), koefisien Seebeck yang tinggi (untukmenghasilkan tegangan yang besar di dalam generator daya dan koefisien Peltier yang besar didalam proses pendinginan), dan konduktivitas thermal yang rendah (untuk menghasilkan bedatemperatur yang besar dan dengan demikian nilai tegangan yang besar di dalam generator daya).Dari sisi eksperimen, upaya tersebut berupa manipulasi sifat fisis bahan dengan ‘induksi’ elementertentu (“rattler”) [2,3,7,8] dan investigasi bahan oksida bulk baru (berbasis logam transisi)dengan kadar doping yang dapat divariasi [9,10]. Di sisi lain, manipulasi struktur kristal bahandengan film tipis atau struktur dimensi rendah (struktur nano) menunjukkan peningkatan nilai ZTthermoelektrik yang cukup signifikan [2,3,6,11,12].Semikonduktor dengan “rattler”Bergantung pada bagaimana baiknya sifat konduktivitas listrik dan buruknya sifat konduktivitasthermal dari suatu bahan tertentu, Glen Slack (Rensselaer Polytechnic Institute) mengkarakterisasimaterial sebagai semikonduktor "holey" atau "unholey". Pengelompokkan ini berdasarkan prinsipbahwa bahan thermoelektrik yang baik harus bersifat seperti sebuah material “phonon-glass,electron-crystal” (PGEC), atau dengan kata lain bahan thermoelektrik tersebut harus memiliki sifatthermal seperti sebuah glass dan sifat elektronik seperti sebuah kristal [2,3,7].Konsep Slack dari semikonduktor holey untuk bahan thermoelektrik yang baru berpusat padaminimisasi nilai konduktivitas thermal kisi dengan memasukkan atom-atom lain yang tidak terikat("rattlers") ke dalam lubang-lubang di dalam struktur bahan. Berkaitan dengan hilangnyaketeraturan berjangkauan panjang (long-range order), atom-atom rattlers ini akan bergerak bebas