Transcript Document

Call for Paper
ANALISIS PENINGKATAN EFISIENSI SEL SURYA
DENGAN PENAMBAHAN LAPISAN SURFACE
TEXTURING PADA PERMUKAAN ATAS SEL SURYA
Oleh :
Fajar Pandega
08/269269/TK/34379
Dosen Pembimbing
Ferdiansjah, ST.,M.Eng,Sc
Program Studi Teknik Fisika
Jurusan Teknik Fisika
Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
2013
Outline
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Dasar Teori
• Metode Penelitian
• Hasil dan Pembahasan
• Kesimpulan dan Saran
2
PENDAHULUAN
Latar Belakang
SOLUSI
PENGEBORAN MINYAK
BUMI
Panel Surya
ENERGI
TERBARUKAN
KRISIS ENERGI
Sinar Matahari
3
Masih ada kelemahan :
Adanya efek pemantulan
yang cukup besar
SEL SURYA
Diperlukan surface
texturing
4
Identifikasi Masalah
Penambahan
Surface Texturing
SEL SURYA
Performa sel
surya
Faktor-faktor yang
mempengaruhi
performa sel surya
5
Tujuan Penelitian
6
Batasan Masalah
Surface Texturing
Berbasis wafer silikon
monokristal
• Tipe-p dengan tebal 300 μm
• Background doping 1x1016/cm3
• Luas area = 10 cm2
• Intensitas cahaya sebesar 0.1 Wcm-2
dengan model spektrum AM1,5
Front Texturing Angle
FOKUS MASALAH
Surface
Texturing
Front Texturing Depth
7
Manfaat Penelitian
1
Dapat mengetahui pengaruh penambahan
Surface Texturing pada solar cell berbasis wafer
silikon monokristal.
2
Dapat memberikan informasi tentang metode
yang tepat dalam penentuan efisiensi solar cell.
3
Dapat memberikan analisis dan kajian
mengenai performa solar cell sebagai wujud
pemanfaatan energi terbarukan.
8
TINJAUAN PUSTAKA
Surface Texturing
(Yan et al., 2012).
10
Substrat yang digunakan dalam
pembuatan sel surya berupa silikon baik
monokristal maupun polikristal
Permukaan silikon memantulkan
cahaya sekitar 30%
Surface texturing dapat memfokuskan
cahaya untuk masuk kedalam sel surya
Efisiensi pada sel surya monokristal
silikon sebesar 24,4%
(Tao et al., 2007)
11
Kekurangan Surface Texturing
Surface texturing memberikan interferensi
sehingga refleksi, absorpsi dan transmisi oleh
ARC bergantung pada ketebalan, indeks bias n (λ)
dan koefisien absorpsi (atau ekstingsi) k (λ)
Surface texturing menyebabkan cahaya
memantul beberapa kali dari permukaan depan
(aBaker-Finch et al., 2010)
12
DASAR TEORI
SIFAT CAHAYA MATAHARI
GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK
SIFAT-SIFAT
1.
2.
3.
4.
5.
Refleksi
Refraksi
Interferensi
Dispersi
Polarisasi
14
Light Trapping
Light trapping dapat mengurangi
ketebalan sel surya tanpa
mengurangi penyerapan cahaya
pada sel surya. Light trapping
juga dapat meningkatkan
tegangan rangkaian terbuka (Voc)
Untuk pemodelan cahaya yang
tidak dihamburkan, fraksi
cahaya yang diserap (A)
mengikuti hukum BeerLambert
Untuk pemodelan cahaya
yang dihamburkan dan
mengikuti distribusi
Lambertian
(Petti et al., 2012)
15
Sel Surya
 Listrik tenaga matahari dibangkitkan oleh
komponen yang disebut solar cell yang
besarnya sekitar 10 − 15 cm2.
 Komponen ini mengkonversikan energi
dari cahaya matahari menjadi energi listrik.
EFISIENSI
TEGANGAN
FAKTOR-FAKTOR
(Wenham et al., 2007)
ARUS
16
METODE
PENELITIAN
1. SIMULASI PADA SOFTWARE PC-1D
Entri Data
Parameter Dasar dari
Sel Surya Referensi
Software PC-1D
Hasil
18
Tampilan dalam software PC-1D
setelah entri data
19
Optimasi Parameter Input untuk
Surface Texturing
No
Kategori
Parameter
Range
Satuan
Optimasi
1
2
Surface
Front texture
Texturing
angle
Front texture
0-150
Degree
0-100
Micron
depth
Software PC-1D
Hasil optimasi
20
Tampilan hasil optimasi
parameter surface texturing
21
Hasil optimasi
parameter input
surface texturing
Batch Computation pada
PC-1D
Quick Batch
Hasil optimasi
Pmax, Isc, dan Voc
22
Tampilan pada sub menu Quick Batch
23
Tampilan hasil optimasi setelah Quick Batch
24
2. ANALISIS PERFORMA SEL SURYA
Hasil simulasi
0.1360
Daya output (watt)
0.1340
0.1320
0.1300
FrTxAngle vs
BasePmax
0.1280
0.1260
0.1240
0.1220
0.00
9.18
18.37
27.55
36.73
45.92
55.10
64.29
73.47
82.65
91.84
101.02
110.20
119.39
128.57
137.76
146.94
0.1200
Sudut (derajat)
Pmax, Isc, dan Voc terhadap Front texture angle dan
Front texture depth
25
HASIL DAN PEMBAHASAN
Arus Hubung Singkat (Isc)
Front Texture Angle vs BaseIsc
0.3320
0.3300
Base Isc (ampere)
0.3280
0.3260
0.3240
0.3220
BaseIsc
0.3200
0.3180
0.3160
0.3140
0.3120
0.00
20.00
40.00
60.00
Front Texture Angle (degree)
80.00
Gambar 5.1 Front texture angle vs Base Isc
100.00
27
Tegangan pada Rangkaian Terbuka (Voc)
Front Texture Angle vs BaseVoc
0.6140
0.6135
Base Voc (volt)
0.6130
0.6125
0.6120
BaseVoc
0.6115
0.6110
0.6105
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
Front Texture Angle (degree)
Gambar 5.2 Front texture angle vs Base Voc
28
Daya Output Maksimum (Pmax)
Front Texture Angle vs BasePmax
0.1300
0.1290
Pmax (watt)
0.1280
0.1270
BasePmax
0.1260
0.1250
0.1240
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00 100.00
Front Texture Angle (degree)
Gambar 5.3 Front texture angle vs Base Pmax
29
Pengaruh Surface Texturing Terhadap Efisiensi Sel Surya
16.8
surface texturing vs efisiensi
16.6
16.4
16.2
efisiensi
Series1
16
15.8
15.6
front texture angle (degree)
15.4
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
Gambar 5.4 Grafik Pengaruh Surface Texturing Terhadap
Efisiensi Sel Surya
30
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
• Surface texturing memiliki beberapa kelebihan, seperti dapat
memfokuskan sinar matahari yang masuk sehingga dapat terjadi
penyerapan yang maksimal.
• Parameter yang mempengaruhi performa sel surya adalah sudut
yang dibentuk oleh Surface texturing terhadap arah cahaya dan
surface texturing.
• Optimalisasi penggabungan variabel profil pada Surface texturing
berupafront texture angle dilakukan pada besar sudut 890.
• Efisiensi pada sel surya sebesar 15,6-16,65%
31
SARAN
• Penambahan surface texturing pada bagian
belakang sel surya.
• Meningkatkan efisiensi lebih dari 13,10%.
• Membandingkan
hasil
simulasi
dengan
rumus yang sudah ada.
32
TERIMA KASIH