Studi Sifat Elektronik dan Sifat Optik ZnO co-doping CoX (X=Cr, Mn, Ti, V) menggunakan Metode Density Functional Theory untuk Aplikasi Sel Surya
Pengembangan material energi seperti sel surya penting untuk mendukung Sustainable Development Goals (SDGs), khususnya untuk mengurangi ketergantungan energi fosil. Salah satunya adalah keterbatasan performa semikonduktor dalam menyerap cahaya dan mengalirkan elektron secara efisien. Penelitian ini menghitung sifat elektronik dan optik material ZnO yang dilakukan pemberian co-doping dengan CoX (X = Cr, Mn, Ti, V) menggunakan Density Functional Theory (DFT) dan DFT+U dengan Generalized Gradient Approximation (GGA). Perhitungan band gap ZnO murni dengan DFT sebesar ~0,80 eV. ZnO doping Co dan co-doping CoX memiliki band gap nol karena pita konduksi bertumpang tindih dengan energi Fermi. Metode DFT+U berhasil meningkatkan band gap ZnO murni menjadi ~1,08 eV, tetapi ZnO doping Co dan co-doping Co–X tetap menunjukkan karakter logam. Penyebab pita energi tumpang tindih karena adanya orbital d yang cukup tinggi pada sekitar tingkat Fermi yang mengakibatkan material menjadi logam. Perhitungan optik merubah pergeseran tepi serapan ke cahaya tampak dan peningkatan intensitas serapan akibat doping Co dan CoX. Selanjutnya dilakukan simulasi SCAPS untuk mengetahui nilai efisiensi optimal dengan material tipe n-ZnO, ZnO-Co, dan ZnO-CoX (X = Cr, Mn, Ti, V), serta tipe p-Co₃O₄, menunjukkan efisiensi tertinggi 10,68% pada ZnO murni. ZnO-CoMn mencapai (10,67%), diikuti ZnO-CoCr (10,62%), ZnO-CoTi (10,61%), dan ZnO-CoV (10,60%). Efisiensi terendah tercatat pada ZnO doping Co, yaitu 10,45%. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian co-doping dapat meningkatkan performa ZnO pada teknologi energi surya.
URI
https://repo.itera.ac.id/depan/submission/SB2507280039
Keyword
DFT DFT+U bandgap absorbansi orbital d SCAPS