DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar...

14
DENDRITIC WEB GROWTH Noveri Susiana 1) Faculty of Mathematics and Science, State University of Padang, Padang A. PENDAHULUAN Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Pada tahun 1954 peneliti di Bell Telephone menemukan untuk pertama kali sel surya silikon berbasis p-n junction dengan efisiensi 6% (5),(18). Ketika trio Bell Laboratories, Chapin, Fuller dan Pearson, menemukan sebuah fenomena p-n junction yang dapat mengubah radiasi sinar matahari menjadi tenaga listrik pertama kalinya pada tahun 1954, material yang dipergunakan berupa silikon (Si). Sayangnya fenomena yang mereka sebut sebagai ‘photocell’ kala itu masih belum menarik banyak perhatian kalangan peneliti untuk dijadikan sebuah mata kajian serius. Hal ini dikarenakan saat itu booming penelitian dalam bidang fisika zat padat (solid state physics) atau zat mampat (condensed matter) tengah mewabah. Ditambah lagi dengan semakin terbukanya teknologi semikonduktor dan teknologi vakum yang membuka industrialisasi besar-besaran produk elektronika terutama untuk kalangan rumah tangga pada era 1950-1960-an. Minimnya perhatian pada fenomena photocell berlangsung hingga hampir 20 tahun lamanya sampai meletusnya krisis minyak bumi selama pecahnya perang Arab-Israel di awal tahun 1970-an akibat embargo minyak oleh negara Arab terhadap dunia Barat. Di bidang pembuatan sel surya fotovoltaik, kebutuhan untuk biaya efektif produksi dan produktivitas yang tinggi adalah dua syarat utama agar tetap kompetitif. Karena awal dari industri ini, tantangan telah membawa kapasitas produktif dan harga sistem fotovoltaik bawah (11), dan penilaian berikutnya pada viabilitas sel fotovoltaik manufaktur menunjukkan bahwa peningkatan input dan adopsi strategi otomatis adalah keprihatinan utama yang perlu ditangani dalam mengurangi biaya lembaran silikon (12), (16).

Transcript of DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar...

Page 1: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

DENDRITIC WEB GROWTH

Noveri Susiana1)

Faculty of Mathematics and Science, State University of Padang, Padang

A. PENDAHULUAN

Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar

matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel pada

tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari

mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Pada tahun 1954 peneliti di Bell

Telephone menemukan untuk pertama kali sel surya silikon berbasis p-n junction

dengan efisiensi 6% (5),(18).

Ketika trio Bell Laboratories, Chapin, Fuller dan Pearson, menemukan sebuah

fenomena p-n junction yang dapat mengubah radiasi sinar matahari menjadi tenaga

listrik pertama kalinya pada tahun 1954, material yang dipergunakan berupa silikon

(Si). Sayangnya fenomena yang mereka sebut sebagai ‘photocell’ kala itu masih

belum menarik banyak perhatian kalangan peneliti untuk dijadikan sebuah mata

kajian serius.

Hal ini dikarenakan saat itu booming penelitian dalam bidang fisika zat padat

(solid state physics) atau zat mampat (condensed matter) tengah mewabah. Ditambah

lagi dengan semakin terbukanya teknologi semikonduktor dan teknologi vakum yang

membuka industrialisasi besar-besaran produk elektronika terutama untuk kalangan

rumah tangga pada era 1950-1960-an. Minimnya perhatian pada fenomena photocell

berlangsung hingga hampir 20 tahun lamanya sampai meletusnya krisis minyak bumi

selama pecahnya perang Arab-Israel di awal tahun 1970-an akibat embargo minyak

oleh negara Arab terhadap dunia Barat.

Di bidang pembuatan sel surya fotovoltaik, kebutuhan untuk biaya efektif

produksi dan produktivitas yang tinggi adalah dua syarat utama agar tetap kompetitif.

Karena awal dari industri ini, tantangan telah membawa kapasitas produktif dan

harga sistem fotovoltaik bawah (11), dan penilaian berikutnya pada viabilitas sel

fotovoltaik manufaktur menunjukkan bahwa peningkatan input dan adopsi strategi

otomatis adalah keprihatinan utama yang perlu ditangani dalam mengurangi biaya

lembaran silikon (12), (16).

Page 2: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Sel surya dengan berbahan baku silikon hingga saat ini masih merupakan jenis

sel surya yang paling banyak diteliti, dikembangkan serta dipasarkan. Selain

dilatarbelakangi oleh penemuan pertama sel surya, mapannya pengetahuan akan

silikon, terbukti dengan kehandalan silikon dalam aplikasi sel surya, dan jumlah

cadangan silikon di perut bumi berupa pasir silica yang berlimpah menjadi beberapa

bahan pertimbangan utama. Belum lagi ditambah oleh dukungan infrastruktur industri

semikonduktor yang memang mengambil material silikon sebagai bahan dasar utama

produk elektronika yakni microchip atau microprocessor.

Mantapnya silikon sebagai sel surya yang paling banyak diproduksi patut

berterima kasih pada dukungan industri semikonduktor tersebut. Pada masa-masa

awal industrialisasi sel surya, silikon sebagai bahan dasar sel surya merupakan bahan

buangan dari industri semikonduktor. Silikon yang tidak terpakai pada industri

semikonduktor dikarenakan, misal, kadar kemurnian silikon yang rendah, dipakai

pada industri sel surya yang memang tidak terlalu membutuhkan material silikon

dengan kemurnian yang sangat tinggi.

Baru pada beberapa tahun belakangan inilah beberapa pabrik pemurnian silikon

mulai memproduksi bahan material silikon khusus untuk aplikasi sel surya dengan

berkaca pada pesatnya produksi sel surya silikon di dunia saat itu, maupun proyeksi

pemasaran sel surya di masa depan. Saat ini, sel surya jenis silikon menempati pangsa

pasar sekitar 82-85% pasar sel surya dunia (20).

Pada akhir 1960-an yang diantisipasi pasar sel surya untuk aplikasi ruang gagal

mengembangkan dan dorong perangkat silikon pembangunan itu balik satu sirkuit

terpadu. Namun, kekurangan bahan bakar dari pertengahan 1970 kembali

ketertarikan pada energi surya dengan terestrial aplikasi (16) dan sejak meningkat

pembangunan di industri fotovoltaik sampai sekarang kali.

Beberapa proses produksi lembaran silikon sebagai alternatif untuk metode

konvensional Chzochralski muncul dan inovasi terus hingga saat ini, paling terkenal

di antaranya adalah Pertumbuhan Fed Film-metode bermata-Defined (EFG), Silicon-

on-keramik, ingot pengecoran dengan Heat Exchanger Metode, dan dendritik Silicon

Web (12), (3). Di antara yang tertua dari proses sel surya adalah produksi sel silikon

teknik web dendritik yang pertama kali dikembangkan pada tahun 1960 dan

digunakan pada pertengahan 1960-an untuk garis pilot produksi sel surya untuk

aplikasi ruang (15).

Page 3: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Kemajuan saat ini ditujukan untuk membuat sel-sel silikon yang lebih hemat

biaya telah maju yang berkaitan dengan dua hal: baru prosedur fabrikasi dan desain

sel yang inovatif. Teknologi silikon kristal tunggal dikembangkan dengan baik. Salah

satu strategi untuk mengurangi biaya adalah untuk membuat sel-sel lebih murah

dengan menggunakan silikon yang kurang halus dan membuat pita silikon yang dapat

dibuat langsung ke wafer tanpa kerugian material yang berlebihan akibat

pemotongan.

Sel silikon untuk sinar matahari yang terkonsentrasi dapat berupa single atau

multi junction perangkat. Pendinginan selalu diperlukan, karena kinerja silikon tetes

cepat dengan meningkatnya suhu. Kerugian resistensi juga penting, karena mereka

adalah aspek utama yang hadir ketika merancang sebuah sel yang tinggi-

pencahayaan. Beralur, sel multi junction memiliki efisiensi sebanyak 20% di 600

matahari.

Komponen sel yang lain dan teknik fabrikasi yang sedang diteliti. Proses

fabrikasi baru mencoba untuk mengurangi beban dengan mengubah silikon baku

menjadi kristal tunggal silikon lebih murah, dan dengan membentuk kristal tunggal

silikon langsung ke wafer digunakan sambil menghindari langkah seperti

menggergaji. Difusi Laser-induced merupakan salah satu alternatif yang menjanjikan

untuk difusi termal untuk persimpangan pembentukan. Lapisan anti refleksi sedang

dioptimalkan, terutama melalui lapisan ganda dan piramida texturing. Permukaan

selektif dapat menurunkan efek pemanasan. Poles belakang sel yang memiliki

permukaan depan bertekstur. Hasil total pantulan cahaya internal, yang

memungkinkan sel menjadi lebih tipis (19).

B. TINJAUAN PUSTAKA

1. Prinsip Kerja Sel Surya Silikon secara Konvensional

Prinsip kerja sel surya silikon adalah berdasarkan konsep semikonduktir p-

n junction. Sel terdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang

membentuk p-n junction, lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai

tempat mengalirnya arus dari lapisan tipe-n (elektron) dan tipe-p (hole).

Page 4: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Gambar 1. Struktur Sel Surya Silikon pn-junction.(7)

Semikonduktor tipe-n didapat dengan mendoping silikon dengan unsur dari

golongan V sehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom

sekitar. Pada sisi lain semikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh

golongan III sehingga elektron valensinya defisit satu dibanding atom sekitar.

Ketika dua tipe material tersebut mengalami kontak maka kelebihan elektron

dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehingga area doping-n akan bermuatan positif

sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif. Medan elektrik yan terjadi

antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n dan hole ke daerah-

p. Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkan kontak

logam pada area p dan n maka telah terbentuk dioda.

Gambar 2. Cara kerja Sel Surya Silikon (1)

Page 5: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Ketika junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih

besar dari lebar pita energi materia tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron

dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita

valensi. Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga

menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada

terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga

menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. Skema cara kerja sel

surya silikon ditunjukkan pada gambar diatas (1).

2. Pertumbuhan Web Dendritik

Merupakan bagian dari pengembangan sel surya generasi ketiga yaitu tipe

solar sel polimer atau disebut juga dengan solar sel organik dan tipe solar sel

foto elektrokimia. Solar sel organik dibuat dari bahan semikonduktor organik

seperti polyphenylene vinylene dan fullerene. Berbeda dengan tipe solar sel

generasi pertama dan kedua yang menjadikan pembangkitan pasangan electron

dan hole dengan datangnya photon dari sinar matahari sebagai proses

utamanya, pada solar sel generasi ketiga ini photon yang datang tidak harus

menghasilkan pasangan muatan tersebut melainkan membangkitkan exciton.

Exciton inilah yang kemudian berdifusi pada dua permukaan bahan konduktor

(yang biasanya di rekatkan dengan organik semikonduktor berada di antara dua

keping konduktor) untuk menghasilkan pasangan muatan dan akhirnya

menghasilkan efek arus foto (photocurrent) (4)(2).

Perbandingan harga dan efisiensi dari ketiga generasi tersebut ditunjukkan

oleh gambar berikut:

Gambar 3 . Perbandingan harga dan efisiensi setiap generasi (22)

Page 6: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Keunggulan (+) dan Kelemahan (-) dari setiap generasi sel surya

diantaranya yaitu, pada generasi pertama keunggulan nya adalah memiliki

efisiensi tinggi (>10%), sudah luas dikomersialisasikan. Kekurangannya yaitu

seperti biayanya yang mahal dan proses fabrikasi silicon sangat susah dan

kompleks. Selanjutnya pada generasi kedua memiliki keunggulan seperti

harganya yang lebih murah dibandingkan generasi pertama, memiliki koefisien

absorbs matahari yang tinggi, dan dapat diproses dalam keadaan non vacum.

Kelemahannya antara lain proses fabrikasinya menghasilkan limbah yang

mencemari lingkungan serta efisiensi lebih rendah dibandingkan generasi

pertama. Pada generasi ketiga kelebihan yang dimiliki seperti bahan baku

mudah ditemukan, proses fabrikasi yang termudah, dan biayanya yang

termurah. Kelemahan dari generasi ketiga ini yaitu menggunakan elektrolit cair

sehingga dapat menguap serta belum dikomersialisasikan secara massal (22 ).

Kristal web dendritik pertama kali ditemukan selama penyelidikan teknik

yang disebut pertumbuhan dendritik dikontrol yang dianggap menjanjikan

untuk produksi pita seperti kristal semikonduktor (6). Pertumbuhan web

dendritik dicapai dengan menarik dendrit dari silikon dari larutan silikon cair,

yang menjadi terjebak antara dendrit dan solidies. Dendrit dapat dihapus dan

didaur ulang. Hasilnya biasanya berupa pita bi-kristal dengan batas-batas

kembar di pusat di mana dua kristal mono bertemu. Kristal mono adalah hasil

dari pertumbuhan kristal tunggal dari masing-masing tepi meniskus pemadat

(8).

Selama upaya untuk tumbuh silikon dalam mode dendritik yang

dikendalikan, kristal bercabang sengaja terjadi dan kristal web ditumbuhkan

(17). Teknologi ini menghasilkan empat persegi panjang berbentuk pita silikon

tipis dengan permukaan seperti cermin dari silikon cair dan memiliki

keuntungan yang lebih melekat ke wafer tradisional karena tumbuh di ketebalan

yang benar dengan kualitas permukaan yang baik sehingga siap untuk diproses,

dan tidak perlu dilakukan peggergajian dan yang bentuk persegi panjang

memungkinkan kemasan efisien dari sel ke dalam modul. Pengujian telah

menunjukkan bahwa sel-sel dibuat pada bahan web yang setara dalam kinerja

sel-sel tumbuh melalui lebih populer Metode Chzochralski (15).

Bagian paling penting dari proses ini tumbuh dari kristal sejak operasi

manual secara teliti adalah untuk berhasil tumbuh web. Pada tahap manufaktur

ini, silikon cair "lewat-dingin" sampai suhu sedikit di bawah titik bekunya.

Sebuah "benih" yang terbuat dari dendrit tipis dibuat untuk menyentuh lelehan

yang membeku secara lokal di sekitar benih. Benih menyediakan template

Page 7: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

untuk struktur kristal yang membentuk pembekuan dimulai dan karena terus,

kristal tunggal hasil struktur. Setelah kristal menyebar horizontal di kedua arah

lateral lebar yang memadai, benih secara perlahan ditarik dari lelehan.

Pembekuan lokal terus di lokasi penarikan dan dendritik sebuah web berikut

benih karena ditarik keluar dari tungku (13).

Elemen proses utama untuk pertumbuhan web meliputi persiapan,

pembentukan terus suhu, mulai dan pertumbuhan benih lateral tumbuh disebut

"tombol", dan tumbuh sebenarnya dari web. Persiapan melibatkan pembersihan

benih, tungku, dan peralatan lainnya. Benih dendrit tipis terukir sampai titik

seperti jarum halus dicapai, dan ini kemudian dipasang dalam mengambil roda.

Dendrit yang benih diturunkan ke mencair sampai menyentuh permukaan

mencair. Jika ujung benih mencair off, yang khas, suhu mencair diturunkan dan

ini berulang kali dilakukan sampai mencair tidak mencair atau membeku dan

memegang ke benih (16).

3. Faceted Pertumbuhan Dendrit

Pertumbuhan dendritik adalah fenomena luas yang muncul selama

kristalisasi dari fase cair atau uap di hampir semua jenis bahan yang

mengandung logam, semikonduktor, oksida, dan bahan organik. Dendrit bahan

faceted, disebut "dendrit faceted," yang dibedakan dari orang-orang dari bahan

nonfaceted dalam logam dan paduannya, yang ditemukan pada tahun 1950.

Hal ini diketahui bahwa permukaan dendrite yang dibatasi oleh [111]

pesawat kebiasaan, dan setidaknya dua batas kembar paralel ada di pusat

dendrit. Selain itu, arah pertumbuhan preferensial Si- faceted dendrit adalah

[112] dan [110], dan pertumbuhan tingkat dendrit faceted lebih tinggi dari

sumbu butir.

Baru-baru ini, model pertumbuhan telah dimodifikasi untuk

mengaplikasikan pertumbuhan aktual berdasarkan eksperimental bukti oleh

pengamatan pada perilaku pertumbuhan dendrit [112]. Hal ini juga

menunjukkan bahwa model yang dimodifikasi tersebut cukup untuk

menjelaskan perilaku pertumbuhan dendrit [110].

Page 8: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Gambar 4. Bentuk Pertumbuhan Si [112] dan [110] dendrit faceted (10).

Gambar 4 menunjukkan dendrit [110] dan dendrit [112] tumbuh dari

bagian antar muka kristal meleleh faceted. Di kedua dendrit, kembar paralel ada

sejajar dengan permukaan [111] . Bentuk ujung dendrit tumbuh adalah nyata

yang berbeda antara dendrit [110] dan [112]. Meskipun ujung dendrit [112]

menjadi lebih luas selama pertumbuhan, tapi dari dendrit [110] tetap sempit

selama pertumbuhan.

Gambar 5. Perilaku Pertumbuhan Si [112] faceted dendrit diamati tegak lurus

dengan [111] adalah kembar. Sudut segitiga sudut 60◦ terbentuk di

pertumbuhan, ujung dan arah perubahan sudut dengan

pertumbuhan(10)

Gambar 5 menunjukkan proses pertumbuhan dendrit [112] ditemukan

bahwa sudut segitiga dengan sudut 60◦ terbentuk di ujung dendrit dan bahwa

arah sudut bergantian berubah dari luar untuk meneruskan di arah pertumbuhan.

Model pertumbuhan yang dimodifikasi dari dendrit [112] berdasarkan bukti

eksperimental ditunjukkan pada Gambar 6.

Page 9: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Gambar 6 . Model pertumbuhan yang dimodifikasi dari dendrit (5)

Gambar 6 (a) menunjukkan bentuk keseimbangan kristal Si dengan dua

kembar paralel. Kristal dibatasi oleh [111] pesawat kebiasaan, dan pesawat twin

paralel ada yang sejajar dengan permukaan atas [111]. Bagian yang kembar

tersebut dapat dibedakan dengan memberi label kembar 1 dan kembar 2.Sebuah

reentrant suudut dengan sudut eksternal dari 141 ◦ (tipe I) muncul pada

permukaan pertumbuhan hanya pada kembar 1 ketika dendrit tumbuh dalam

Page 10: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

satu arah. Nukleasi lebih mudah terjadi di reentrant sudut dari pada permukaan

datar [111], sehingga di sanalah pertumbuhan yang cepat terjadi.

Didalam mekanismenya, bahwa sudut segitiga dianggap dengan sudut 60 ◦

yang terbentuk di ujung pertumbuhan sebuah dendrit karena pertumbuhan yang

cepat pada sudut tipe 1 reentrant yang ditunjukkan pada Gambar 6 (b). Dalam

penjelasannya bahwa pembentukan sudut segitiga dianggap mengganggu

pertumbuhan yang berkelanjutan dari dendrit karena reentrant sudut tipe I

menghilang. Namun, formasi dari sudut segitiga di ujung dendrit [112] dapat

diamati pada gambar 5.

Pertumbuhan kristal dapat dilanjutkan pada permukaan datar [111]

meskipun pertumbuhan yang cepat dihambat karena hilangnya sudut tipe I

(Gambar 6 (b) – 6 (c)). Setelah propagasi kristal, dua sudut tipe I baru terbentuk

pada permukaan pertumbuhan pada kembar 2 (Gambar 6 (c)). Jadi,

pertumbuhan yang cepat akan terjadi di sana lagi, dan sudut segitiga dengan

sudut 60 ◦ terbentuk dengan cara yang sama seperti sebelumnya (Gambar 6 (d)).

Pertumbuhan kristal dipromosikan pada permukaan datar [111] yang

mengarah ke pembentukan reentrant baru sudut tipe I di kembar 1 (Gambar 6

(e)), dan pertumbuhan yang cepat terjadi lagi (Gambar 6 (f)). Sebuah dendrit

faceted terus tumbuh dengan pengulangan proses yang sama. Didalam model

gambar tersebut, ujung dendrit [112] menjadi lebih luas selama petumbuhan

(10).

C. KESIMPULAN

Kemajuan saat ini ditujukan untuk membuat sel-sel silikon yang lebih hemat

biaya telah maju yang berkaitan dengan dua hal: baru prosedur fabrikasi dan desain

sel yang inovatif. Teknologi silikon kristal tunggal dikembangkan dengan baik. Salah

satu strategi untuk mengurangi biaya adalah untuk membuat sel-sel lebih murah

dengan menggunakan silikon yang kurang halus dan membuat pita silikon yang dapat

dibuat langsung ke wafer tanpa kerugian material yang berlebihan akibat

pemotongan.

Proses produksi lembaran silikon sebagai alternatif untuk metode konvensional

Chzochralski muncul dan inovasi terus hingga saat ini, paling terkenal di antaranya

adalah Pertumbuhan Fed Film-metode bermata-Defined (EFG), Silicon-on-keramik,

ingot pengecoran dengan Heat Exchanger Metode, dan dendritik Silicon Web (2), (7).

Page 11: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

Di antara yang tertua dari proses sel surya adalah produksi sel silikon teknik web

dendritik yang pertama kali dikembangkan pada tahun 1960 dan digunakan pada

pertengahan 1960-an untuk garis pilot produksi sel surya untuk aplikasi ruang (8).

Teknik web dendritik merupakan bagian dari pengembangan sel surya generasi

ketiga yaitu tipe solar sel polimer atau disebut juga dengan solar sel organik dan tipe

solar sel foto elektrokimia. Solar sel organik dibuat dari bahan semikonduktor

organik seperti polyphenylene vinylene dan fullerene. Pada generasi ketiga ini

kelebihan yang dimiliki seperti bahan baku mudah ditemukan, proses fabrikasi yang

termudah, dan biayanya yang termurah. Kelemahan dari generasi ketiga ini yaitu

menggunakan elektrolit cair sehingga dapat menguap serta belum dikomersialisasikan

secara massal.

Kristal web dendritik pertama kali ditemukan selama penyelidikan teknik yang

disebut pertumbuhan dendritik dikontrol yang dianggap menjanjikan untuk produksi

pita seperti kristal semikonduktor. Bagian paling penting dari proses ini tumbuh dari

kristal sejak operasi manual secara teliti adalah untuk berhasil tumbuh web. Pada

tahap manufaktur ini, silikon cair "lewat-dingin" sampai suhu sedikit di bawah titik

bekunya. Sebuah "benih" yang terbuat dari dendrit tipis dibuat untuk menyentuh

lelehan yang membeku secara lokal di sekitar benih.

Benih menyediakan template untuk struktur kristal yang membentuk

pembekuan dimulai dan karena terus, kristal tunggal hasil struktur. Setelah kristal

menyebar horizontal di kedua arah lateral lebar yang memadai, benih secara perlahan

ditarik dari lelehan. Pembekuan lokal terus di lokasi penarikan dan dendritik sebuah

web berikut benih karena ditarik keluar dari tungku.

Keunggulan (+) dan Kelemahan (-) dari setiap generasi sel surya diantaranya

yaitu, pada generasi pertama keunggulan nya adalah memiliki efisiensi tinggi

(>10%), sudah luas dikomersialisasikan. Kekurangannya yaitu seperti biayanya yang

mahal dan proses fabrikasi silicon sangat susah dan kompleks. Selanjutnya pada

generasi kedua memiliki keunggulan seperti harganya yang lebih murah

dibandingkan generasi pertama, memiliki koefisien absorbs matahari yang tinggi, dan

dapat diproses dalam keadaan non vacum. Kelemahannya antara lain proses

fabrikasinya menghasilkan limbah yang mencemari lingkungan serta efisiensi lebih

rendah dibandingkan generasi pertama. Pada generasi ketiga kelebihan yang dimiliki

seperti bahan baku mudah ditemukan, proses fabrikasi yang termudah, dan biayanya

yang termurah. Kelemahan dari generasi ketiga ini yaitu menggunakan elektrolit cair

sehingga dapat menguap serta belum dikomersialisasikan secara massal

Page 12: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

D. UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan rasa syukur dan terima kasih kepada Allah SWT. Penulis

juga mengucapkan terima kasih kepada DR. Rahadian, Z, S.Pd, M.Si sebagai dosen

dalam mata kuliah kimia fisika 3 yang telah memberikan bimbingan dan saran. Serta

kedua orang tua penulis yang telah memberikan semangat serta dorongan kepada

penulis dalam penyelesaian paper ini.

E. REFERENSI

1. Annual World Solar Photovoltaic Industry Report, Marketbuzz 2007 report.

2. B.A. Gregg, J. Phys. Chem. B 107 (2003) 4688.

3. C. E. Witt, L.O. Herwig, R.L. Mitchell, H. Thomas, R. Sellers, D.S. Ruby,

"Recent Progress in the photovotaic manufacturing Technology Project

(PVMat)," IEEE 1st World Conference Photovoltaic Energy Conversion, 24th

IEEE Photovoltaic Specialist Conf., pp. 1169-1172, 1994.

4. C. J. Brabec, N.S. Sariciftci, J.C. Hummelen, Advanced Functional Materials,

11 (2001) 15.

5. Green, M. A., 2001, “Solar Cell Efficiency Tables (Version 18)”, Prog.

Photovolt. Res. Appl., 9, 287-93

6. H.F. John, J.W. Faust, Jr., "Controlled dendritic growth of materials with

diamond lattice zinc blende structures", In: Metallurgy of elemental and

compound semiconductors, pp.127-148.New York, London: Interscience

1961.

7. J. Halme, 2002, “Dye sensitized Nanostructured and Organic Photovoltaic

Cells : technical review and preeliminary test”, Master Thesis of Helsinki

University of Technology.

8. Je_rey A. Mazer. Solar Cells : An Introduction to Crystalline Photovoltaic

Technology. Kluwer Academic Publishers, 1997.

9. K. K. Leung and H. W. Kui, “Microstructures of undercooledSi,” Journal of

Applied Physics, vol. 75, no. 2, pp. 1216–1218,1994.

Page 13: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel

10. Kozo Fujiwara.2012. ”Crystal Growth Behaviors of Silicon duringMelt

Growth Processes”, Institute for Materials Research (IMR), Tohoku

University, Katahira 2-1-1, Aoba-ku, Sendai 980-8577, Japan

11. M. McCormack",P hotovoltaics: Its Challenge," 14th IEEE Photovoltaic

Specialists Conference:pp 1-4. IEEE: New York 1980.

12. P.D.Maycok, "Overview - Cost Goals in the Low Cost Solar Array (LSA)

Project," 14th IEEE Photovoltaic Specialists Conference: pp 6-12, IEEE: New

York 1980.

13. P. Smith, V. Petrov, Ebara Surya Terkendali Dokumen tentang Crystal

Pertumbuhan 1995

14. R.G. Seidensticker, R.E. Kothmann,J .P. McHughC, .S. Duncan, R.H

Hopkins, P.D. Blais, and A. Rohatgi, "Computer Modeling of Dendritic Web

Growth Processes and Characterization of Material," 13th IEEE Photovoltaic

Specialists Conference: pp 358-362, IEEE: New York 1978.

15. R.G. Seidensticker, L. Scudder, and H.W. Brandhorst, Jr., "Dendritic Web :

A viable material for Silicon Solar Cells," 1 lth IEEE Photovoltaic Specialists

Conf.: pp 299-300, IEEE: NY 1975.

16. R.G. Seidensticker, "Dendritic Web Growth of Silicon", Westinghouse

Research and Development Center, Pittsburgh, PA.

17. S.N. Dermatis, J.W. Faust, Jr., IEEEC ommunE.l ectron. 65, 94, 1963.

18. Shah, A., et al., 1999, “Photovoltaic Technology: The Case for Thin-Film

Solar Cells”, Science, 30 July, 285, 692-8.

19. Solar Information Module 6213. Basic Photovoltaic Principles and Me1hods.

Published February 1982

20. https://energisurya.wordpress.com/2007/11/20/sel-surya-silikon-sang-

primadona/

21. https://energisurya.wordpress.com/category/aplikasi-sel-surya/

22. http://www.esdm.go.id/berita/artikel/56-artikel/4034-solar-cell-sumber-

energi-terbarukan-masa-depan-.html?tmpl=component&print=1&page=

Page 14: DENDRITIC WEB GROWTH · Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel