Irisan Semikonduktor Gallium arsenide untuk Sel Surya hingga Kamera Digital

Tinuku
(KeSimpulan) Teknik baru bisa membuka jalan bagi semikonduktor yang lebih efisien. Sebuah metode alternatif dalam membuat semikonduktor peka cahaya akan memberikan efisiensi tinggi sel surya, lebih baik dalam visi malam untuk kamera serta sejumlah aplikasi lain. Sebuah tim yang dipimpin oleh John Rogers, fisikawan material dari University of Illinois di Urbana-Champaign, telah mengembangkan teknik dengan biaya efesien dalam menghasilkan microchip terbuat dari semikonduktor gallium arsenide yang dapat merespon cahaya dengan baik.

Peneliti melaporkan temuan di Nature minggu ini. Transfer-printing technique digunakan untuk mengupas dan mencetak lapisan tipis dari semikonduktor ke kaca atau plastik di mana mengatasi masalah lama dalam manufaktur gallium arsenide dan akan mengubah industri solar-cells.

Silikon adalah bidang kerja semikonduktor industri modern dan digunakan dalam segala hal dari sel surya hingga kamera digital. Selama beberapa dekade para ilmuwan mengetahui bahwa ada material lain yang lebih baik untuk menangkap cahaya. Beberapa jenis semikonduktor dapat menyerap cahaya jauh lebih baik dari silikon, sehingga dapat membuat sel surya dan perangkat deteksi inframerah dengan lebih baik.

Gallium arsenide adalah salah satu alternatif selain silikon yang paling banyak dipelajari. Secara teoritis dapat mengkonversi sekitar 40% dari insiden radiasi matahari untuk listrik, sehingga dua kali lebih efektif dibandingkan silikon. Efisiensi ini membuat gallium arsenide menjadi bahan pilihan untuk membangun sel surya pesawat ruang angkasa. Tapi untuk aplikasi yang terbaik, harga gallium arsenide selangit. Rogers mengatakan bahwa wafer kualitas tinggi gallium arsenide harus ditumbuhkan dalam ruang pengendalian secara hati-hati. Setelah tumbuh wafer biasanya diiris tebal, tetapi hanya permukaannya saja digunakan. Banyak dari bahan mahal pada dasarnya akan sia-sia.

Sekarang Rogers dan koleganya menemukan jalan lain. Daripada menumbuhkan lapisan gallium arsenide tunggal, mereka menumbuhkan sebuah ‘pancake’ dari lapisan gallium arsenide dan aluminium arsenide. Kemudian secara hati-hati melakukan urutan kimia yang memungkinkan tim peneliti melucuti lapisan gallium arsenide individu dan mengupas dengan sebuah stempel karet berbasis silikon. Mereka mengepres wafer ke permukaan lain (seperti kaca atau plastik) kemudian melekatkan irisan tipis ke sirkuit.

Tim ini mampu memproduksi secara massal sel surya yang sangat kecil, masing-masing selebar sekitar 500 mikrometer untuk perangkat inframerah dan komponen tertentu ponsel. Beberapa asisten peneliti terlibat dalam perusahaan Semprius yang bertujuan menggunakan teknik ini untuk membuat gallium arsenide elektronik lebih terjangkau. "Kami yakin bahwa pendekatan semacam ini bisa kompetitif untuk biaya," kata Rogers yang duduk di dewan direktur perusahaan.

"Apa yang mereka lakukan sangat mengesankan," kata Gerard Bauhuis, fisikawan material dari Radboud University di Nijmegen, Belanda. Tetapi Bauhuis mengatakan bahwa teknik mereka tidak dapat membuat sirkuit dalam ukuran yang lebih besar beberapa ratus mikrometer karena terlalu kecil untuk sel surya yang khas. Kerja lebih lanjut perlu dilakukan untuk melihat apakah sistem peel-and-stamp dapat digunakan untuk membuat lembaran besar beberapa sentimeter persegi.

Bauhuis, yang memiliki perusahaan laboratorium sendiri melakukan start-up disebut perangkat tF2 yang juga bertujuan untuk menghasilkan efisiensi tinggi sel surya, mengatakan bahwa galium arsenide elektronik semakin dekat secara kompetitif. "Dalam dua sampai lima tahun mendatang akan menentukan apakah ini rute yang layak," kata Bauhuis.

Rogers setuju bahwa galium arsenide menunjukkan potensi besar. Laboratoriumnya sekarang bekerja pada pengembangan sel surya yang dapat menghasilkan listrik sekitar US$1/watt yang akan menarik secara komersial. "Kami pikir kita bisa sampai di sana. Tapi itu tidak akan benar-benar terbukti jika anda tidak segera memulai dan melakukan sesuatu," kata Rogers.
  1. Yoon, J. et al. Nature 465, 329-333 (2010).
  2. Brumfiel, G. Nature. doi:10.1038/news.2010.249 (19 May 2010)
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment