JENIS DAN ADAPTASI DARI PHOTOVOLTAICS

Syahrizal Indra M121910201102

Adi Satya Sena P121910201103

Sumber dari Buku 2 Bab 7.7

Energi Terbarukan

Bab 7.7

7.7.1 Variasi Bahan Si

7.7.2 Variasi Tipe Persimpangan (Junction)

7.7.3 Variasi Mekanisme

Semikonduktor

7.7.4 Bahan Substrat Lain

7.7.5 Variasi dalam konstruksi sel

7.7.6 Variasi dalam pengaturan sistem

7.7.1 Variasi Bahan Si1. Single Cristal

2. Polycrystalline

3. Amorphous

Sel-sel berbahan kristal tunggal, secara khusus bahan

yang digunakan yaitu Czochralski dengan harga

yang relatif murah.

Dengan menggunakan bahan Polikristalin (Bahan

Multikristalin) biaya produksi bisa ditekan. Juga memiliki

efisiensi lebih kecil daripada Single Cristal

Amorphous (padatan nonkristal/a-Si) adalah jenis padatan yang

partikel  penyusunnya tidak memiliki peteraturan yang sempurna.

Dalam perkembangannya bahwa 1 m telah meningkatkan efisiensi sekitar 10% dan memungkinkan

instalasi biaya berkurang. Sel a-Si awal pertama terkena sinar matahari output tegangan menurun untuk mencapai

titik stabilitas output listrik setelah satu hingga dua bulan.

7.7.2 Variasi Tipe Persimpangan (Junction)

Homojunctions Heterojunctions

Jika bahan dasar semikonduktor sama pada p - n junction , dan hanya perubahan jenis konsentrasi dopan, ini disebut homojunction. Dapat diartikan sebuah pertemuan antara dua semikonduktor yang sama.

sambungan yang dibentuk antara dua material semikonduktor dengan band gap yang berbeda. Hal ini dikarenakan perbedaan dua semikonduktor. Kelebihannya yaitu menyerap foton dari matahari lebih besar dan lebih efektif

Band gap langsung dan tidak langsung

Dengan bahan band gap langsung , transisi dapat disebabkan oleh foton sendirian , dengan hv  = Eg. Namun, dengan bahan band gap tidak langsung, gap minimum hanya dapat disilangkan dengan foton energi rendah jika penyerapan bertepatan dengan penyerapan foton.

p - n junction dibentuk pada logam – semikonduktor. keuntungan : kesederhanaan konstruksi , karena logam dapat disimpan sebagai film tipis pada satu bahan dasar. Kelemahan : peningkatan reflektansi logam ( karena kehilangan input) dan meningkat kerugian rekombinasi di persimpangan .

Schottky barrier

a) homojunction

b) Heterojunction

c) Schottky semikonduktor logam (MS) yaitu Au (Emas) / Si(silikon)

d) Isolator logam Schottky semikonduktor ( MIS ) sel.

7.7.3 Variasi Mekanisme Semikonduktor

Liquid interface

Organic material

Transisi menengah fosfor )

Bahan organik berupa karbon semikonduktor (karbon kelompok periodik sama seperti). Murahnya bahan organik membuat perkembangannya semakin pesat . Efisiensi mencapai 1 %, dan bisa ditingkatkan menjadi sekitar 10 %

Permukaan atas sel surya cairan elektrolit . Keuntungan : kontak listrik yang baik , dan perubahan kimia dalam cairan untuk penyimpanan energi . Kelemahan : kesulitan operasional , efisiensi rendah dan mudah terkontaminasi

Pada prinsipnya , permukaan depan sel fotovoltaik dapat dilapisi dengan neon atau phosphores-lapisan persen untuk menyerap foton energi secara signifikan lebih besar dari band gap

7.7.4 Bahan Substrat LainTembaga indium gallium selenide atau Cu (Inga) Se2 ( CIGS )

Film tipis sel dengan efisiensi 20 %. Sebelumnya pembuatannya didasarkan pada CIS (tidak ada gallium), namun kinerja dibatasi oleh band gap yang rendah dari 1,0 eV . Salah satu cara untuk membentuk sel tipis polikristalin tersebut adalah dengan penguapan simultan Cu , Ga , In dan Se ke substrat netral seperti kaca Mo - dilapisi . Paduan film tipe-p , dengan p - n junction dibentuk dengan sebuah n - jenis lapisan CdS , ZnO atau bahan yang cocok dan bahan yang stabil lainnya .

Kadmium telluride ( CdTe )

CdTe adalah band gap langsung semikonduktor dengan Eg = 1 5 eV. Efisiensi yang dicapai 16 %, namun kinerja sel CdTe sangat sensitif dengan cara belum sepenuhnya dipahami kondisi yang tepat dari pembuatan .

Gallium arsenide ( GaAs )

Heterojunctions dengan Ga1-XAlx seperti dapat dibuat secara komersial . Efisiensi diukur secara teoritis untuk sel ini sangat tinggi sekitar 25 % , dan sel GaAs telah mencapai efisiensi praktis 16 % .

7.7.5 Variasi dalam konstruksi selSel Surya Film

Tipis

Keuntungannya, Pilihan yang paling diharapkan saat ini untuk dapat diproduksi secara massal dengan harga yang murah. Jenis sel surya ini ada 3 yang sudah dijelaskan diatas tadi pada 7.7.4

Sel Surya Bertumpuk

Secara fisik rangkaian p-n junction terpisah dari penurun band gap dengan pencahayaan matahari terbesar pada band gap. Efisiensi diperoleh ~35 % dari sel triple-junction.

Sel multijunction vertikal ( VMJ )

1. Terhubung seri: Sinar matahri melalui tepi junction sehingga output potensial ~ 50 V dg jumlah junction terbanyak

2. Terhubung paralel: bentuk sel kisi , dibuat dengan tujuan menyerap foton lebih banyak dan efisien di wilayah junction.

Mencerminkan atau

permukaan bertekstur

Sel Sliver

Sel PERL

Bagian atas permukaan sel surya didesain untuk mencerminkan kembali sinar matahri ke permukaan. Beberapa sistem harus dibuat secara mekanis.

dikembangkan University of New South Wales, salah satu yang paling efisien menggunakan kristal Si , dengan efisiensi 24 % atau lebih . Sel ini terstruktur dibuat dalam jumlah semi- komersial.

~ 30 kali lebih diarea aktif dari Si (ketebalan ~ 1 mm) sehingga menghasilkan ratusan strip dari Si. Masing-masing sel sliver sekitar 50 mm , 1 mm lebar dan 60 ῄm tebal. Sehingga setiap sel sliver pada permukaan aktif menjadi 50 mm x 1 mm.

7.7.6 Variasi dalam pengaturan sistem

Konsentrator

bahan sel surya aktif biasanya komponen yang paling mahal dari sebuah array. Kinerja tidk terganggu dalam peningkatan radiasi matahari jika suhu sesuai dengan standar dengan pendinginan aktif atau pasif. Penyerapan energi mencapai 80-90 % dari faktor geometris.

Spektral Terbelah

Sel surya terpisah dengan meningkatkan band gap bisa diletakkan di sepanjang sinar matahari . Kerugian dominan (sebesar ~ 50 %) ketidakcocokan energi foton dan band gap dengan demikian sangat menurun efisiensi sekitar 60 %. Prinsip sistem ini menggunakan tiga cermin dichroic.

Thermophotovoltaic

Kombinasi teknologi solar thermal dan fotovoltaik bisa hasilkan teknologi yang lebih murah untuk menyerap energi foton. Dalam penelitian di laboratorium, efisiensi diperoleh 40 %

Energi foton yang tinggi ketika diserap. Dengan mengandung bahan bercahaya tipis seperti kaca, sebagian besar foton yang dipancarkan dapat tercermin ke permukaan kemudian ditutupi oleh sel fotovoltaik . Oleh karena itu sistem menjadi konsentrator fotovoltaik , dengan kemungkinan meningkat output listrik per satuan luas kolektor dan biaya lebih murah per unit energi listrik yang dihasilkan .

Perangkat quantum-dot Dye sensitive cells

Bentuk baru dari sel surya kinerjanya menyerupai fotosintesis dalam pengoperasiannya . Sel ini menyerap cahaya dalam pewarna molekul yang mengandung ion ruthenium . Molekul dye ini dilapisi nanocrystals dari celah lebar-band semikonduktor TiO2.. Efisiensi lebih dari 10 %. Prospek pengembangan dalam skala besar dan dapat diproduksi massal dg harga relatif murah .

Gambar bentuk dari Dye sensitive cellsSebuah sel surya dye - sensitif . Pewarna meliputi permukaan TiO2 tals. TCO - oksida konduktif transparan .

TERIMA KASIH