Transparan seperti Gelas, Konduktif layaknya Logam

Teknologi layar (display technology) bisa jadi kini merupakan salah satu teknologi yang paling berkembang mengiringi pesatnya laju teknologi informasi (information technology / IT). Mari kita lihat produk yang termasuk hasil teknologi layar sekitar kita; mulai dari televisi yang setia menampilkan berita terkini, layar LCD (liquid crystal display) pada ponsel hingga monitor layar datar komputer yang beresolusi tinggi. Semua informasi berupa gambar yang ditampilkan dari sumber berita akan diteruskan oleh layar ke mata pengguna, tidak heran bila teknologi layar disebut pula dengan istilah Human-Machine Interaction.

Jika kenderungan bentuk produk layar kita perhatikan dari waktu ke waktu, maka akan terlihat bentuk layar yang semakin lebar namun juga semakin tipis. Tengoklah penyusutan layar televisi dan monitor komputer yang pada awalnya menggunakan teknologi CRT (cathode-ray tube) yang tebal dan berat, sekarang menjadi layar LCD yang sangat ramping, ringan, lebih lebar dengan tampilan warna lebih baik dari CRT, dan tentu saja hemat energi.

Berkat Nanoteknologi

Menyusutnya dimensi produk teknologi informasi tidak terlepas penemuan material-material baru dan jasa nanoteknologi yang berhasil meminiaturisasi proses dan produk secara revolusioner dari skala makro ke skala nanometer (se-per milyar meter). Salah satu hasil nanoteknologi untuk dimanfaatkan pada teknologi layar ialah material yang dikenal dengan Transparent Conducting Oxide disingkat TCO atau material oksida transparan konduktif. Material ini disebut transparan karena dalam ketebalan yang sangat tipis -sekitar 150 nanometer- ia bersifat tembus pandang terhadap cahaya tampak, dan disebut pula konduktif karena material ini bersifat pula layaknya semikonduktor yang dapat menghantarkan listrik dalam taraf tertentu, perumapamaannya ibarat ‘tembaga tembus pandang’. Melalui pemanfaatan nanoteknologi, yakni melalui teknologi pelapisan skala nanometer dengan jalan mengevaporasikan (menguapkan) material oksida ke atas sebuah substrat kaca, akan diperoleh sebuah lapisan material TCO dengan ketebalan bervariasi antara 100 hingga 200 nanometer, sesuai dengan keinginan kita.

Bila kita membedah isi layar, semisal layar LCD, maka akan terlihat lapisan-lapisan komponen penyusunnya. Dikarenakan sifatnya yang transparan dan konduktif, material TCO menempati peran sebagai lapisan luar sekaligus lapisan elektroda (kutub negatif dan positif) yang mengalirkan arus listrik dari sumber arus searah DC dan juga sebagai lapisan yang meneruskan gambar ke mata pengguna.

Dewasa ini material TCO yang paling banyak dimanfaatkan secara komersial ialah Indium-Tin Oxide atau ITO yang merupakan paduan yang terdiri atas sepersepuluh timah oksida dan sisanya indium oksida. Hampir dapat dipastikan semua layar LCD atau layar flat generasi mutakhir memanfaatkan material ITO sebagai bahagian dari komponennya. Hal ini dimaklumi karena material oksida ITO inilah yang menunjukkan performa tinggi dari segi transparansi terhadap cahaya tampak dan tingkat konduktifitas yang tinggi.

Mengapa bisa Transparan dan Konduktif ?

Pada umumnya, material inorganik oksida (unsur yang bersenyawa dengan oksigen) pada ukuran yang sangat tipis bersifat tembus cahaya. Hal ini dikarenakan adanya celah energi (gap) antara pita valensi dengan pita konduksi yang jamak terdapat pada material semikonduktor. Berbeda dengan logam yang tidak memiliki celah energi, dalam material semikonduktor celah ini mengahalangi pergerakan elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Elektron baru dapat bergerak mengatasi celah ini (atau lebih dikenal dengan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi) apabila ia mendapatkan energi yang lebih besar dari lebar celah yang dinyatakan pada besaran elektron-volt (eV). Kita dapat mengimajinasikan seorang anak yang hendak melompati anak sungai kecil dengan lebar sekian meter. Si Anak dapat melompati anak sungai dengan jalan melompat dengan tenaga yang cukup untuk mengatasi lebar anak sungai, seperti itulah pula elektron yang membutuhkan energi untuk dapat ‘melompat’ guna mengatasi celah energi.

Darimanakah elektron di dalam TCO mendapatkan energi untuk mengatasi celah tersebut? Dari cahaya (atau lebih tepatnya partikel cahaya yang disebut dengan foton) yang mengenai permukaan material TCO. Dikarenakan lebar celah ini berada pada kisaran 3,2 eV atau setara dengan panjang gelombang elektromagnetik 320 nm (ultraviolet), maka hanya foton dengan energi setara atau lebih besar dari 3,2 eV yang mampu mengeksitasi elektron mengatasi celah ini. Sedangkan, foton dengan energi lebih kecil dari celah tidak akan mampu mengeksitasi elektron, sehingga foton ini hanya akan ditransmisikan atau diteruskan. Foton yang diteruskan inilah yang berada pada kisaran spektrum cahanya tampak karena cahaya ini energinya lebih kecil dari 3,2 eV. Itulah mengapa, material TCO bersifat transparan karena ia dapat ‘ditembus’ oleh cahaya tampak.

Di sisi lain, sifat konduktif TCO disebabkan oleh karakteristik ikatan kimiawinya yang berjenis ikatan ionik (ikatan antara logam dengan oksigen) yang memungkinkan atom terlepas dengan sendirinya dari posisi normalnya ke posisi lain yang pada akhirnya menyebabkan pula elektron terlepas pula di dalam struktur oksida tersebut. Seiring banyaknya atom yang terlepas dari posisi normalnya maka semakin banyak pula jumlah elektron di dalam material TCO, sehingga apabila kita mengalirkan arus listrik ke material tersebut, maka elektron tersebut akan menghantarkan arus listrik sehingga material ini bersifat konduktif.

Masa Depan TCO

Perkembangan IPTEK yang selalu berkembang membawa beberapa pendekatan baru pada penelitian dan pengembangan material TCO guna keperluan teknologi layar yang jauh lebih efisien, ekonomis dengan performa yang sama atau bahkan lebih baik. Apabila selama ini material TCO komersil yang dipakai ialah ITO, maka saat ini tengah diusahakan untuk mencari material alternatif yang jauh lebih murah, salah satunya yakni paduan inroganik jenis seng-oksida dengan beberapa persen alumina atau galium oksida.
Hasil eksperimen hasil kolaborasi antara laboratirium dengan melibatkan perusahaan elektronik saat ini membuktikan bahwa material jenis ini sudah mendekati performa ITO dalam sifat transparan dan daya hantar listriknya.

Perkembangan yang menggembirakan ini dirasakan menjawab tantangan akan kelangkaan bahan Indium dan juga harganya yang sangat mahal, bandingkan dengan unsur seng oksida dan alumina yang berlimpah dan murah, sehingga memiliki prospek cerah untuk menggantikan ITO di kemudian hari.

33 Comments

Filed under Sains dan Tekbologi Sel Surya

33 responses to “Transparan seperti Gelas, Konduktif layaknya Logam

  1. tatak

    gmn sih pembuatan TCO?Who make a glass TCO?give a step this makes?

  2. Rachmat Adhi Wibowo

    Well…. maaf. Baru sekarang saya bisa menjawabnya, Pembuatan TCO biasanya menggunakan teknik lapis tipis atau thin film technology.

    Stepnya tergantung dari jenis teknik yg digunakan; CVD/chemical vapor deposition, Sputtering, atau bahkan dengan elektrokimia/elektroplating.

    Saya di lab menggunakan teknik Sputtering yg berjenis Physical Vapor deposition. Untuk jelasnya bnyk di internet yg menulis ttg teknik sputtering ini. Saya menggunakan material target ITO berupa keramik dengan diameter tertentu, kemudian di-sputter yang akhirnya menghasilkan lapisan tipis ITO dengan ketebalan kira2 150 nm.

    Untuk pembuatan ITO, berhubung ITO hanyalah sebuah lapisan/film, maka ia perlu substrate gelas. Gelas yang telah dilapisi oleh ITO bisa saja kita langusng pesan. Hmm setahu sajya cukup banyak yg membuatnya,

  3. joko

    secara komersil, TCO ini bisa dibeli di mana?
    ada nggak di indonesia? khususnya jawa?
    hehe.. soalnya maw buat skripsi ttg DSSC
    mksh bwt jawabannya..

    Salam..
    Sbnrnya beberapa suplier peralatan Laboratorium atau penyedia zat-zat kimia saya kira menyediakannya. Kl di Korea relatif mudah menemui atau membeli TCO ini. Namun mohon maaf, saya kurang tahu jika di Indonesia.
    Kalau tidak bisa, TCO ini musti ada yang mbuatnya.

    Semoga sukses DSSC nya

  4. Laila

    pak saya mau tanya,,,,kalo di Korea, dimana ya bisa membeli kaca TCO ini???bisakah dibeli eceran???atau harus beli satu paket???
    saya mahasiswa TA yg sdg membuat DSSC,,susah sekali menemukan kaca ini di Indonesia….

    bagian mana dari LCD yang merupakan kaca TCO…saya memiliki Lcd kamera digital yg sdh pecah,,,bisakah itu digunakan sebagai kaca TCO????

    Mba Laila.

    Untuk TCO keperluan riset/penelitian, sebuah laboratorium biasanya membuatnya sendiri. Saya paham jika di Indonesia sangat sulit untuk membuat TCO. Rata2 TCO dibuat dengan proses sputtering. Kalau ndak salah memang ada yang bisa dibeli di Korea. Tp ya itu, TCO sendiri biasanya menjadi salah satu topik penelitian sendiri yg biasanya dikerjakan sendiri di lab.

    TCO tepat berada dibelakang layar LCD yang sehari-hari kita pandangi, entah itu LCD di HP, atau layar lain. Namun, di atas lapisan TCO tsb, sudah ada lapisan lain biasanya. Perlu di cek dahulu apakah ada atau tidaknya lapisan lain di atas lapisan TCO dari LCD kamera digital yg pecah itu.

    Mgkn layar TCO bisa dipake dari kalkulator yang murah2 yg bisa dibeli di pasar2. Layarnya pasti menggunakan TCO. Korbankan saja satu atau bbrp buah kalkulator murah utk mengambil TCOnya.

    Semoga membantu ya.

    Wassalam
    ADHI

  5. Laila

    wah terimakasih bapak atas infonya…
    sepertinya saya mau hunting brg2 LCD bekas aja….heheh…
    setelah saya buka LCD camdig saya,,ternyata ada beberapa lapisan yang sangat tipis….Sepertinya kaca TCO ini tipis sekali ya pak???apakah teksturnya lentur???karena takutnya saya salah malah ambil plastiknya….hehehe

    Wah, Mba Laila mau tahu brp tipisnya lapisan TCO?
    Untuk aplikasi LCD, tebalnya “cuma” 100-500 nanometer. Lihatnya musti potongan melintang pake mikroskop elektron. Caranya, kaca yg mungkin terdapat TCO itu dipecahkan, nah potongan melintang dari pecahan kaca tsb musti dilihat pake mikroskop itu. Ngeliatnya aja dah bikin males khan..:-D

    Lapisan TCO itu cukup lentur, tergantung substratnya. Kalau substrat plastik, ya TCOnya bisa menyesuaikan. Kalau teksturnya kaca, ya sifat lentur tidak dibutuhkan. Untuk DSSC, jelas substratnya memakai kaca dan tidak perlu lentur.

    Cara ngecek lapisan TCO mudah khan…
    Berhubung TCO itu konduktif, maka tinggal pakai multitester (set ke Ohm) untuk mencek apakah plastik itu konduktif atau ngga. Jika penunjuk angka Ohm-nya berubah-rubah, maka berarti ada lapisan konduktif di atas plastik tsb.
    Kalau tidak ada perubahan thd multitesternya, ada dua kemungkinan, ya kalau ndak salah sisi yang musti dicek, mungkin memang tidak ada lapisan TCOnya.

    Perlu dicek jg tuh, apakah di kaca LCD bekas itu hanya ada satu lapisan TCO atau beberapa lapisan material lainnya. Karena DSSC ndak akan jalan kalau lapisan TCOnya terhalang dengan lapisan lain yang berbeda. Ya ini musti pakai mikroskop elektron

    OK semoga berhasil tugas akhirnya.

    Salam
    ADHI

  6. Laila

    boleh nanya lagi ga pak???he,,,maaf ni klo banyak nanya,,karena pembimbing saya pun sepertinya blum bnyk tahu ttg DSSC INI…

    kaca TCO ini sepertinya menempel pada bagian LCD nya ya…wuaahh gmn cara melepasnya pak….hiks …repot sekali pake SEM sgl…di Indonesia ktanya cm ITB ya yg pny??aduhh,,jauh sekali,,,saya dari UNDIP pak…jadi lumanyun jauh tu pak….

    owya pak,,,sebenarnya kaca TCO apakah bisa dikatakan kaca yang teroksidasi???
    klo gitu bisakah saya mengoksidasi kaca preparat??dengan cara anodyzing…jadi kaca sbg anoda dan grafit sbg katoda,sdngkn elektrolitnya NaOH…ini cuma ide saya,hehe,,,gmn menurut bpk??

    Lho, untuk apa dilepas? Khan DSSCnya butuh kaca juga?😀
    Kalau dah dapat TCO beserta kacanya, ya gunakan itu sebagai substrat DSSC. Inget, kamu butuh dua kaca+TCOnya, lapisan atas dan lapisan bawah.
    Dah baca aritkel ttg DSSC di blog ini khan?

    TCO bukan kaca yg teroksidasi. Dia ialah lapisan material oksida sendiri, sebagaimana saya tulis di artikel ini. Bahannya itu ya Indium-Tin Oksida, atau ZnO atau SnO2. Biasanya sih Indium-Tin Oksida. Untuk di indonesia, memang susah mencari apalagi membuatnya selain dengan memanfaatkan layar2 LCD bekas atau yg tidak terpakai.

    Jadi, ya berhubung TCO itu ialah material sendiri yang lain dari kaca, ya dia ndak bisa dibuat pakai anodizing. Lagian kaca khan ndak konduktif, jadi ya ga bisa di anodizing juga khan.

  7. Laila

    assalamualaikum bapak adhi…
    saya sudah mengecek LCD dari camdig saya yg pecah itu….setelah saya pilah2 lapisannya,,,ternyata ada satu lapisan yg menghantarkan arus,,,,yakni lapisan yg tepat berada di belakang kaca dpn LCD tsb…
    tapi ternyata hanya satu bagian saja…bagian lainnya tidak menghantarkan listrik pak,,,
    apa memang kaca TCO hanya satu lapisan yg menghantarkan listrik???

    terimakasih banyak lho pak atas pencerahan nya…..tadinya saya bener2 stuck ngadepin TA ini..hiks…

    Hehe…
    Lha lagian milih topik TA beginian… :-p
    TCO emang dibuat di satu sisi kaca saja. Kayak roti tangkep metega lah. Ga pernah ngolesin mentega ke dua sisi roti yg sama khan? Ngapain juga…

    OK, nanti kl buat buku TAnya jgn lupa ucapan terima kasih ke saya dan Blog ini dicantumkan, kalau perlu setelah nama si doi ya. Dengan hurup GEDE… :-p

    Salam
    ADHI

  8. Laila

    oke deh pak…..
    nanti saya tulis pke font paling gede…..

    tengkyuh bgt ni pak…..

  9. Laila

    pak…saya menemukan kesulitan dalam hal memotong kaca ini….

    terlalu tipis pak…
    potongnya gmn ya??takut pecah…
    saya udah ke tkg kaca,,jam…optik…mereka pada ga berani,,,takut riskan pecah…

    Salam

    Maaf, ada kesibukan, baru sempat balas.
    Potongnya biasa, pake glass cutter.. pemotong kaca.
    Tapi pemotongnya yang kecil, biasanya cuma sebesar pensil atau pulpen. Jangan pakai pemotong kaca nako ya… jelas nanti kacanya pecah semua.
    Pemtong ini bener2 seukuran pensil atau pulpen. Kecil pokoknya.

    Cara potongnya:
    Gores kaca dengan glass cutter di bagian kaca yang TIDAK ADA lapisan TCO nya. Jangan potong di bagian kaca yang ADA lapisan TCOnya karena akan merusak sebagian lapisan TCO. Pakai bantuan penggaris untuk membuat goresan di kaca.
    Setelah itu ya patahkan saja. Nanti kaca akan terpotong mengikuti goresan yang dah dibuat.

    Gitu ajah.
    Selamat mencoba

    Salam
    ADHI

  10. Laila

    trima kasih saya sudah mencoabnya pak…
    dan berhasil terpotong…

    saya mau tanya lagi ni pak…
    untuk mendeposisikan lapisan TiO2 ke kaca nya itu kan butuh pemanasan selama 450 C selama 30 menit..

    saya coba pake furnice kok mlh jd gosong ya pak…??

    hehe kyk goreng telor aja gosong…

  11. Mars

    Weleh kacian Pak Adhi-nya.
    Lha trus Pembimbing TA difungsikan sbg apa nih?
    Atau jangan2 dah ganti pembimbing ini?
    Maaf, cuma heran saja.
    Thx.

    Ahaha…
    Ya gpp. Ini bukan pembimbing, tapi mentor Mas Mars.

  12. Arya Sigit

    luar biasa apresiasi ilmu pengetahuan anak2 negeri tercinta ini,meskipun tidak sedikit yang diterlantarkan(terlantar TA-nya,terlantar keahliannya,kecakapannya,biaya,keterbatasan bahan/barang,dsb). Tetapi hal tersebut terus berlanjut pada generasi berikutnya karena mereka yang dulunya diterlantarkan (kemudian berhasil) kembali menterlantarkan generasi berikutnya. Mentor yang peduli seperti anda sedikit sekali di negeri ini, mohon dibantu sebaik2nya para pencari ilmu yang berkunjung ke blog anda ya mas Adhi… Jangan sampai mereka terlantar seperti saya waktu mengerjakan TA/skripsi(1998-2003)(terbatas biaya,referensi,bahan dan yang terutama pembimbing yang peduli).Jgn lupa ibadahnya dan referensi solar cell sangat2 luar biasa meski hanya tulisan tetapi maknanya (InsyaAllah) membantu kita semua.Maaf jika penyampaiannya kurang berkenan.

  13. Edo

    Salam kenal P Adhi,

    saya sedang browsing tentang TCO untuk DSSC dan ternyata saya nyasar ke sini🙂. Ternyata cukup banyak insan dalam negeri yang tertarik terhadap penggunaan energi surya.

    Just share, saya sedang berpikir (mengingat di Indonesia sulit mendapatkan TCO glass) mungkinkah kita menggunakan kaca film otomotif yang mengandung metal? Setahu saya V-cool (maaf menyebut merk) menggunakan bahan indium oksida dan metode sputtering.
    saya belum pernah test konduktivitasnya.

    Metode lain, sewaktu sensor getar belum populer, orang menggunakan semacam cat transparan yang disemprotkan ke kaca, cat ini konduktif dan berfungsi untuk mendeteksi kaca yang pecah dan disambungkan ke sistem alarm. Apa P Adhi pernah mendengar cat ini?

    For info, ada website yang memberikan petunjuk untuk “do it yourself” pembuatan TCO glass,

    http://www.teralab.co.uk/Experiments/Conductive_Glass/Conductive_Glass_Page1.htm

  14. Laila (lagi,,,,,)

    Terimakasih pak Adhi…
    Alhamdulillah penelitian saya sudah selesai…..

    sekarang tinggal merampungkan bab pembahasan…

    sekali lagi saya sangat berterimakasih atas inspirasi ilmunya,,,,,
    dulu dari saya yang benar2 buntu,,hopeless ampe mau ganti judul tp bingung juga judulnya apa…sekarang sudah berhasil walau dengan efisiensi yang masih kecil.tapi masih dalam skala wajar kok untuk skala laboratorium….

    Untuk mas Mars…iya pak adhi ini sudah seperti pembimbing I malah…hehe….

    Maaf ya Pak Adhi kalo banyak merepotkan….
    Tapi saya benar2 terbantu dengan adanya Blog ini…
    Sekali lagi saya sangat berterimakasih….

  15. linda

    mas, boleh nanya gak???
    ni q juga pny masalah kayak mbak laila, yaitu mencari kaca ito sulit.tp ternyata di lcd jg ada ya mas???semua jenis lcd ndak ada???

  16. linda

    mas, boleh nanya gak???
    ni q juga pny masalah kayak mbak laila, yaitu mencari kaca ito sulit.tp ternyata di lcd jg ada ya mas???semua jenis lcd ndak ada???

    makasih sebelumnya pak..

  17. linda

    mbak laila anak undip jurusan apa ya???boleh minta emailnya gak???

  18. stephen

    laila,,, kamu dapat kaca TCO>?
    kalo gak dapat, trus lu pake apa?

  19. Agusral Siregar

    bisa nggak melampirkan cara pembuatan lapisan tipis ITO pada kaca, serta bahan-bahan dan alat apa saja yang dibutuhkan dalam pembuatannya?

    terimakasih sebelumnya.

  20. Numpang komentar ya, siapa tau bener> setahu saya prinsipnya itu dibuat pakai SnCl2 terhidrat yang dilarutkan dalam metanol. dioles, kemudian dipanaskan pada penangas (seperti yang punya tukang martabak) dipanaskan pada suhu 400. mudah2an bisa yaa
    semoga membantu

  21. Yus Rama Denny

    Paksanim Rachmat Adhi Wibowo….hehehehehe saya citasi yaa blog ini untuk kepentingan penelitian…bolehkan Oh ya saya juga bidangnya sama nih…tentang TCO juga….

  22. ade syafrudin

    rakyat mandiri@ boleh minta no hp’y biar saya bisa mesan TCO,masalahnya no hp yg ada di blog yg anda sarankan sudah tidak aktif.
    makasih……..!!!!
    saya lagi butuh banget ne buat TA saya tentang DSSC?

  23. firmansyah

    Untuk beli kaca TCO dimana yah???

    • Thariq guntoro

      Jual ITO Glass
      Spesifikasi ITO Glass Transparant:
      1. pembelian dalam bentuk 1 packing
      2. 1 packing berisi 10 lembar dengan ukuran 10×10 cm
      3. Transparansi 86 %
      4. Resistansi 8-14 ohm
      5. ketebalan 1.1 mm
      6. harga 1 packing 6000000
      7. harga 1lembar ukuran 10×10 cm 690000

  24. Pingback: Seputar kaca transparan-konduktif oksida – Karakteristik dan pembuatan Indium-Tin Oxide | ..: Sel Surya-Teknologi pemanfaatan energi terbaharukan :..

  25. Thariq guntoro

    Jual ITO glass.
    Spesifikasi ITO Glass Transparant:
    1. pembelian dalam bentuk 1 packing
    2. 1 packing berisi 10 lembar dengan ukuran 10×10 cm
    3. Transparansi 86 %
    4. Resistansi 8-14 ohm
    5. ketebalan 1.1 mm
    6. harga 1 packing Rp 6000000
    7. harga 1 lembar ukuran 10×10 cm Rp 690000

    Info hubungi: 08121762530

  26. Thariq guntoro

    Jual ITO Glass
    Spesifikasi ITO Glass Transparant:
    1. pembelian dalam bentuk 1 packing
    2. 1 packing berisi 10 lembar dengan ukuran 10×10 cm
    3. Transparansi 86 %
    4. Resistansi 8-14 ohm
    5. ketebalan 1.1 mm
    6. harga 1 packing 6000000
    7. harga 1lembar ukuran 10×10 cm 690000

    Hubungi: 08121762530

  27. Thariq guntoro

    Jual ITO Glass
    Spesifikasi ITO Glass Transparant:
    1. pembelian dalam bentuk 1 packing
    2. 1 packing berisi 10 lembar dengan ukuran 10×10 cm
    3. Transparansi 86 %
    4. Resistansi 8-14 ohm
    5. ketebalan 1.1 mm
    6. harga 1 packing Rp 6000000
    7. harga 1lembar ukuran 10×10 cm Rp 690000

    Hubungi: 08121762530

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s