CELL
TECHNOLOGI ES Teknologi Sel
Surya
Muhammad Kalimullah (2105541032)
M. Putra Maulidin
(2105541027) I Ketut Arya Mahendra
(2105541034)
ANGGOTA KELOMPOK 5 :
POKOK BAHASAN
01 03
05 02
04 06
Produksi Sel Silikon Kristal
Sel Wafer Hibrida Konsep Sel Lainnya
Sel Silikon Amorf Sel Film tipis Lebih Lanjut
Sistem konsentrator
PRODUKSI SEL SILIKON KRISTAL
Dari Silikon Ke Wafer
Dari Pasir Ke Silikon
Produksi Sel Surya Standar
Produksi Modul
surya
1.Produksi pasir menjadi silikon
Untuk digunakan dalam sel surya, MG-SI masih
harus melalui
pembersihan kompleks.
Berikut Tahapannya :
1. Produksi polisilikon
Produksi silicon dilakukan dengan dimurnikan secara langsung. Proses ini hanya membutuhkan sekitar setengah upaya energi dari proses Siemens.
Namun, kemurnian yang diinginkan belum mendekati yang dicapai oleh proses Siemens
2. Produksi Silikon Monokristalin
Proses Czochralski (Proses
CZ) Potongan polisilikon dilebur bersama kristal benih dalam wadah dengan suhu
1450 C, kemudian dipasang pada batang logam, dicelupkan ke dalam lelehan
dari bagian atas. Setelah itu, dengan rotasi cahaya, perlahan-lahan ditarik ke
atas dimana silikon fluida menempel dan mengkristal padanya. Sehingga
batang silikon monokristalin terbentuk
Proses Float-Zone (FZ)
Sebagai pengganti prosesCZ jika
menginginkan kualitas kristal yang lebih baik.
Pada proses ini, kristal benih ditempatkan di bawah batang polisilikon gantung
vertikal. Kemudian kumparan induksi secara perlahan di dorong dari bawah ke atas melewati batang. Dalam silikon ini hanya melebur di zona induksi sehingga monokristalin terbentuk dari bawah ke atas.
3. Produksi Silikon Multikristalin
Proses yang Sederhana
2. Produksi silikon Ke wafer
a. Produksi Wafer
Setelah produksi, ingot harus digergaji menjadi lembaran individu
(wafer). Hal ini sebagian besar dilakukan dengan gergaji kawat yang
mengingatkan salah satu pemotong besi . Diiringi dengan ketebalan
100-140mm bergerak dengan kecepatan tinggi melalui pasta (bubur)
glikol dan partikel silikon-karbida yang sangat keras dan membawanya
dengan ini ke dalam celah gergaji dari silikon. Ini lebih merupakan
proses penggilingan atau pemukulan daripada menggergaji. Celah
gergaji setidaknya 120mm.
b. Wafer dari Ribbon Silicon
Jika mengambil pencabut langsung dari meltis
berhasil, maka kerugian gergaji dapat sepenuhnya dicegah. Ini adalah ide dari pita silikon. Dalam
apa yang disebut proses proses EFG dari
Schott Solar Company, bekas grafit dicelupkan ke dalam peleburan
Bahan pelarut / belerang yang ada di pasaran dapat memiliki kekuatan kapiler dan dapat
"berlabuh" pada kristal seed longitudinal dan ditarik. ke atas sebagai lembaran tipis
3. Produksi Sel Surya Standar
Berikut ini tahapan dalam memproduksi sel silikon modern. Pertama, wafer yang sudah diolah dicelupkan ke dalam rendaman etsa untuk menghilangkan kontaminan atau kerusakan kristal pada permukaan. Informasi fungsi p-fungsi kemudian dicapai dengan pembentukan pemisah -n + dengan cara difusi fosfor. Ini adalah proses yang relatif intensif energi karena diperlukan suhu 800-900 ° C.
Kemudian, lanjutkan dengan penempatan lapisan
pelindung silicoantirida Sianti-Refleksi (Si 3 N 4 )
yang dilakukan yang menyebabkan pasivasi
permukaan pada saat yang bersamaan.
4. Produksi Modul Sel
Surya
Untuk membuat sel surya dapat dikelola untuk catu daya, mereka
diintegrasikan ke dalam modul surya. Sel-sel individual dihubungkan
secara elektrik secara seri menjadi string sel dengan cara strip
tembaga galvanis. Tali ini diletakkan di antara dua lembar EtilVinil-
Asetat (EVA), plastik transparan. Foil sisi belakang untuk
perlindungan dari kelembaban dan juga merupakan isolator listrik. Ini
terdiri dari lapisan film dari polivinil fluorida dan poliester dan
sebagian besar ditunjuk sebagai Tedlar foil.
Alternatif untuk modul kaca-foil adalah modul kaca-kaca.
Untuk alasan arsitektur, ini
sering digunakan pada fasad
atau untuk integrasi atap.
Sel Silikon Amorphous
Silikon Amorphous atau Silikon Amorf merupakan bentuk silicon non-kristal yang digunakan untuk sel surya dan trsansistor film tipis pada LCD yang digunakan sebagai bahan semikonduktor untuk sel surya, ia disimpan dalam film tipis ke berbagai substrart felsibel, seperti kaca yang umumnya memiliki efisiensi rendah, tetapi merupakan salah satu teknologi fotovoltaik yang paling ramah lingkungan karena tidak menggunakan logam berat beracun seperti cadmium atau timbal.
A. Sifat - Sifat Silikon Amorphous
1. Silikon amorf biasanya lebih rapuh dan memiliki titik leleh yang lebih rendah dari pada silikon kristalin. Sifat-sifat fisiknya dapat bervariasi tergantung pada metode pembuatannya.
2. Jika salah satu deposit silikon keluar dari fase gas ke bahan pembawa maka akan sangat tidak teratur struktur atom silikon yang terbentuk (amorphous yang berarti tanpa struktur). Terdiri dari banyak ikatan terbuka yang disebut ikatan menjuntai.
B. Struktur Sel Pin Silikon Amorphous
Lembaran kaca dilapisi di seluruh areanya dengan elektroda transparan penghantar oksida disebut Oksida Penghantar Transparan – TCO, teknologi yang juga digunakan dalam produksi layar datar. Bahan yang umum adalah indium-tin oxide (ITO) atau zinc oxide (ZnO). Terhubung dengan ini adalah sandwich p-doped, intrinsik (undoped) dan n-doped silikon amorphous.
Sel pin silikon amorf adalah jenis sel surya yang terdiri dari dua lapisan semikonduktor, yaitu lapisan p-type (berlebihan elektron) dan lapisan n-type (kekurangan elektron), dipisahkan oleh lapisan intrinsik. Lapisan p-type terbuat dari silikon amorf dengan penambahan boron untuk menciptakan lubang elektron, sementara lapisan n-type terbuat dari silikon amorf dengan penambahan fosforus untuk menciptakan elektron berlebih.
Sel film tipis juga disebut sel terapung atau sel medan sebagai pembawa minoritas yang dihasilkan secara optik yang mengalir sebagai arus medan murni.
Hasil dari pembentukan sebagai sel pin menunjukan wilayah muatan ruang meluas secara praktis di atas seluruh wilayah intrinsic.
C. Sel Bertumpuk D. Sel Gabungan Bahan Mikromorphous
Gambar diatas menunjukkan efisiensi kuantum eksternal dari seluruh sel dengan kontribusi masing-masing sel individu. Pemberian arus hubung singkat menunjukkan dengan jelas bahwa Pencocokan Arus telah cukup berhasil. Sel memiliki efisiensi awal 14,6% dan efisiensi stabil 13%. Sebagai individu sel pin disaklar secara seri hasilnya adalah tegangan rangkaian terbuka yang relatif tinggi yaitu 2,3 V.
Perkembangan yang relatif baru adalah kombinasi silikon amorphous dan mikrokristalin (mc-Si).
Teknologi ini dikembangkan pada 1990-an di Universitas Neuchâtel dan telah mencapai kematangan industri. Istilah mikrokristalin mengacu pada bahan yang mengandung partikel silikon (nanokrista).
Nanocrystals ini terjadi oleh deposisi PECVD pada konsentrasi silan tertentu.
SEL Film Tipis Lebih Lanjut
Sel CIS
Sel Cadmium
Telluride
Sel Cadmium-Telluride
Kadmium-tellurida (CdTe) adalah senyawa semikonduktor langsung dengan celah pita DWG = 1,45 eV. Celah pita ini menghasilkan efisiensi teoretis 29,7% dan oleh karena itu sangat dekat dengan yang optimal. Keuntungan besar dari bahan ini adalah dapat disimpan dalam berbagai cara dengan kualitas yang baik sebagai film tipis. Metode yang biasa digunakan adalah penguapan termal jarak pendek (CSS – Close-Spaced-Sublimation). Dalam proses ini sumber semikonduktor dipanaskan sampai sekitar 500 °C. Pada suhu ini semikonduktor menguap dan mengendap pada substrat suhu yang lebih rendah.
Gambar disamping menunjukkan struktur sel yang khas.
Sebagai Kadmium-tellurida (CdTe) hanya dapat didoping dengan buruk, lapisan jendela kadmium sulfida (CdS) yang didoping-n ditanam pada setelah menerapkan elektroda transparan ITO. Kemudian lapisan penyerap sebenarnya dari poli kristal CdTe diikuti. Kedua bahan membentuk apa yang disebut persimpangan hetero sebagai celah pita daerah yang didoping n dan p berbeda.
Teknologi film tipis terakhir terdiri dari bahan kelompok Chalkopyrite yang umumnya diringkas dengan singkatan CIS atau CIGS. Mereka memiliki struktur kisi Chalkopyrite (pirit tembaga – CuFeS2).
Penelitian tentang sel CIS telah dilakukan sejak tahun 1970-an. Pada tahun 1978 ARCO Solar berhasil dalam produksi sel CIS dengan 14,1%. Tapi kekecewaan segera menyusul efisiensi merosot drastis dalam transfer ke area yang lebih luas. Hanya pada tahun 1990, dengan pengetahuan yang lebih baik tentang sifat-sifat material sehingga mungkin untuk menghasilkan modul surya dengan efisiensi 10%.
Struktur sel yang khas ditunjukkan pada gambar di atas. Ini adalah konfigurasi
substrat.
Sel CIS / CIGS
Sel Bertumpuk dari Semikonduktor III/V
Kombinasi c-Si dan a- Si (Sel HIT)
Sel Wafer
Hibrida
Sel Lapisan Hybrid
a. Kombinasi dari C-Si dan a-Si (Sel HIT)
Bentuk hybrid dengan bahan c-Si dan a-si telah dikembangkan oleh perusahaan Sanyo, yang kemudian diteruskan oleh Panasonic. Pada lapisan, di mana n-doped pada kedua sisi, tersimpan suatu intrinsic dan kemudian sebuah lapisan bahan a-Si. Elektroda transparan tersimpan pada bagian ini. Karena Elektroda transparan sangat resistif, diperlukan tambahan papan kontak besi normal. Lapisan a-Si bekerja sebagai lapisan sangat pasif efektif untuk sel lapisan c-Si, menghasilkan Voc lebih dari 700mV. Panasonic memproduksi sel berukuran 100cm^2 dengan efisiensi 23%. Pada waktu yang sama, Voc yang tinggi menghasilkan peningkatan ketergantungan suhu.
Struktur dan penampang sel HIT dari Panasonic
Kombinasi dari C-Si dan a-Si (Cell Heterojunction with Intrinsic Thin layer, atau disingkat sebagai Sel HIT) adalah teknologi yang digunakan dalam pembuatan sel surya atau panel surya untuk meningkatkan efisiensi dan kinerja sel surya. Sel HIT menggabungkan dua jenis bahan semikonduktor yang berbeda, yaitu silikon kristalin (C-Si) dan silikon amorf (a-Si), dimana lapisan C-Si yang efisien dalam menangkap cahaya matahari dengan lapisan a-Si yang efisien dalam pemisahan pasangan elektron-positron, sel HIT dapat memberikan hasil yang sangat baik dalam menghasilkan listrik dari sinar matahari.
b . Sel Bertumpuk dari semikonduktor III/V
Lapisan kaca diletakkan di antara sel-sel untuk mengurangi rekomendasi dan lapisan terowongan yang dimasukkan untuk meningkatkan muatan transport antar sel. Hasilnya adalah produksi yang sangat kompleks. Sel tipe ini mencapai efisiensi lebih dari 32%.
Semikonduktor III/V adalah salah satu jenis material yang sering digunakan dalam sel surya bertumpuk karena memiliki sifat-sifat yang sangat baik untuk menyerap cahaya matahari dan menghasilkan listrik. Material semikonduktor III/V adalah material yang terbuat dari unsur-unsur golongan III dan V dalam tabel periodik, seperti Gallium Arsenide (GaAs), Indium Phosphide (InP), dan sejenisnya.
Akan lebih baik jika menggabungkan beberapa bahan pada sel seperti pada sel 3 lapis. Teknologi ini sudah disempurnakan oleh Spectrolab. Strukturnya terdiri dari sel monolithic bertinggat dari semikonduktor III/V.
Sel Peka Pewarna atau Dye Sensitized Cell (DSC)
6. KONSEP SEL LAINNYA
DSSC ( Dye – sensitized Solar Cells) Atau sel surya sensitive pewarna merupakan jenis sel surya yang menggunakan bahan bahan semikonduktor dan pewarna organic untuk menghasilkan listrik dari sinar matahari
Prinsip radiasi building
Dengan lensa yang awalnya dikembangkan untuk mercusuar,
seseorang dapat mencapai panjang fokus yang relatif kecil tanpa lensa menjadi terlalu tebal . Ini terjadi dengan penggunaan langkah
melingkar pada permukaan lensa. Kesalahan gambar yang dihasilkan akan menjadi bencana besar untuk kamera tetapi untuk fotovoltaik
satu-satunya perhatian adalah untuk dapat memusatkan radiasi pada sel surya.
6. SISTEM KONSENTRATOR
TUJUAN KONSENTRASI CAHAYA
SISTEM KONSENTRATOR
⧫Tujuan konsentrasi cahaya pada sel surya adalah pengurangan biaya jika lensa atau
cerimin dapat diproduksi dengan murah, maka keuntungan baiaya aktual dapat
bertambah karena pengurangan drastis area sel surya yang dibutuhkan
⧫untuk menghitung efek lebih akurat, digunakan persamaan disamping untuk tegangan rangkaian terbuka. peningkatan radiasi oleh faktor x menyebabkan
perubahan tegangan V’OC
