sel surya silicon

Sel surya berbahan silicon merupakan sel surya yang mempunyai bahan dasar silicon yang diberi doping phosphor dan boron. Sel surya berbahan silicon merupakan sel surya yang paling banyak diproduksi karena kemampuannya untuk menghasilkan energi listrik yang lebih besar dibandingkan dengan sel surya berbahan lain disamping Gallium yang diberi doping arsenide.

Kalau kedalam kristal silicon murni dicampurkan sedikit atom bervalensi lima (phospor, arsen, antimon) atau atom bervalensi tiga (boron, alumunium, gallium, atau indium), maka sifat kelistrikan dari semikonduktor yang tidak murni tersebut akan berubah secara menyolok.

Kalau pencampurnya mempunyai valensi lima , maka empat dari lima elekrtron valensinya akan membentuk ikatan kovalen dengan empat atom silicon, sedang elektron yang kelima mempunyai ikatan yang sangat lemah dengan inti atomnya , sehingga pada suhu kamar akan berlaku sebagai elektron bebas (gambar 1). Dengan demikian di dalam kristal campuran seperti ini akan terbentuk elektron bebas sejumlah atom pencampurnya. Oleh karena di dalam hal ini pencampur memberi sejumlah pembawa muatan (elektron), maka pencampur seperti ini disebut pencampur donor, sedang kristal campurannya dinamakan semikonduktor tipe-n.

Gambar 1. Susunan kristal silicon dengan atom pencampur bervalensi lima (phospor)

 

 

 

Dalam pengertian tingkat tenaga , dapat dijelaskan bahwa dalam kristal yang tercampur ini terbentukah tingkat tenaga yang letaknya sedikit dibawah pita konduksi, yang seharusnya di tempati oleh elektron kelima dari tiap-tiap atom pencampur donor. Jarak tingkat tenaga baru ini dari pita konduksi kira-kira hanya 0,05 eV untuk silicon, sehingga pada suhu kamar hampir semua elektron kelima berada dalam pita konduksi.

Jika yang digunakan sebagai pencampur adalah atom-atom bervalensi tiga , hanya tiga dari ikatan kovalen yang dapat dibentuk oleh atom pencampur ini dengan empat atom silicon (gambar 2). Jadi dalam campuran seperti ini terbentuk satu hole untuk setiap atom pencampur. Oleh karena hole ini dapat menerima atau ditempati elektron valensi , maka pencampur seperti ini disebut pencampur aseptor , dan kristal yang terbentuk dinamakan semikonduktor tipe-p.

Gambar 2. Susunan kristal silicon dengan atom pencampur bervalensi tiga (boron)

 

 

 

Jumlah pencampur donor atau aseptor yang diperlukan untuk menaikkan daya hantar ini sangat kecil. Sebagai misal dengan menambahkan satu atom pencampur dalam setiap 10 atom kristal murni , kenaikan daya hantarnya kira-kira sebesar 12 kali lipat. Karena sifat kelistrikan dari semikonduktor tipe-n atau tipe-p sanagt tergantung pada pencampur , maka kristal campuran seperti tersebut diatas juga dinamakan semikonduktor ekstrinsik.

Kenaikan konsentrasi elektron bebas dalam semikonduktor tipe-n ternyata mengakibatkan penurunan konsentrasi dari hole dalam kristal tersebut. Demikian juga kenaikan konsentrasi hole dalam semikonduktor tipe p , mengakibatkan turunnya konsentrasi elektron bebasnya