2. Energi Nuklir
(Nuclear energy)
• Proses Nuklir fisi
• Bahan bakar nuklir
• Perkembangan PLTN (Pembangkit Listrik
Tenaga Nuklir) di dunia
• Jenis-jenis teknologi PLTN
• Proses Nuklir fusi
• PLTN masa depan dengan teknologi fusi
3. Proses Nuklir Fusi dan Fisi
• Definisi reaksi fusi adalah reaksi penggabungan beberapa inti ringan, disertai
pengeluaran energy yang sangat besar. Proses ini merupakan kebalikan dari fisi, tetapi
hasil terakhir sama yaitu energy yang dahsyat.
• Perbedaan fisi dan fusi adalah pada prosesnya. Pada fisi, atom berat terbelah menjadi
dua, sebaliknya pada fusi, atom ringan bergabung menjadi satu.
• Reaksi nuklir fisi, terjadi akibat suatu neutron bebas menubruk inti atom uranium U-235
yang stabil, neutron tsb diserab oleh inti atom U-235 sehingga menjadi isotop U-236
yang tdk stabil.
• Inti atom isotop U-236 tsb akhirnya terbelah menjadi beberapa atom lain yg lebih kecil
serta melepaskan dua neutron berkecepatan tinggi. Proses pembelahan tersebut
menghasilkan/ melepaskan sejumlah besar energi.
• Dua neutron yg dilepaskan pada proses pembelahan tsb dapat menyebabkan terjadinya
proses fisi berikutnya, sehingga terjadilah proses berantai. Apabila proses berantai tdk
dikendalikan terjadilah ledakan.
• Energi kinetik noutron cepat yang dihasilkan dari proses pembelahan inti U-235 perlu
diperlambat oleh molekul yg berat seperti H2O sehingga energi kinetiknya berubah
menjadi panas. H2o selain berfungsi sebagai pendingin reaktor juga sebagai Moderator
untuk memperlambat kecepatan neutron bebas berkecepatan tinggi agar proses fisi
berikutnya dapat terjadi.
• Jumlah neutron yang dapat menghasilkan proses fisi berikutnya harus dikendalikan
dengan batang kendali yang dapat menyerap/ menangkap neutron yg berkecepatan
tinggi tsb, dengan mengatur keluar masuknya batang kendali dari reaktor nuklir.
6. • Pada proses pembakaran Carbon (pada bahan bakar fosil) oleh O2
dihasilkan energi sekitar 4 eV, sehingga masa relatif C-12 dan U-235 dalam
menghasilkan energi adalah sekitar 2,45 x 106
• Energi yang dihasilkan dari proses nuklir fisi sangat besar, sebagai gambaran
energi yang dihasilkan dari 1 kg bahan bakar nuklir U-235 adalah sejumlah
17 Milyar kilo kalori atau setara dengan energi yang dihasilkan dari
pembakaran 2,4 juta kg (2400 ton) batubara
• Reaksi berantai terkendali dapat terjadi di reaktor nuklir dengan ketentuan:
– Terdapat moderator sehingga reaksi berantai dapat dimungkinkan
– Kandungan U-235 dalam bahan bakar nuklir maksimum 3,2 % yang terdistribsi merata
dalam dalam isotop U-238
• Hasil pembelahan dari isotop U-236 menghasilkan atom lain yang lebih kecil
yang bersifat radioaktif, serta sinar alpha, betha, gamha yang menimbulkan
panas peluruhan, serta elemen radioaktif lainnya. Oleh karena itu dalam
PLTN, bahan dan elemen radiaktif tsb diamankan agar jangan sampai bocor
keluar dengan sistem pengamanan yang berlapis=lapis.
Proses Nuklir Fusi dan Fisi
8. Proses Nuklir Fusi
• Proses nuklir fusi terjadi secara alamiah di matahari. Jadi sebenarnya
matahari merupakan reaktor nuklir raksasa.
• Proses nuklir fusi terjadi apabila dua inti atom ringan bereaksi dan bertum
ukan dengan bantuan cahaya/ panas membentuk inti atom yang lebih
berat dengan melepaskan sejumlah energi yang besar.
• Sebagai contoh disini dua atom Deuterium bertumbukan membentuk
atom helium-3 sera melepaskan neutron dan sejumlah energi.
• Atom deuterium merupukan turunan dari atom Hidrogen yang
melepaskan salah satu elektronnya.
• Jadi Reaksi nuklir fusi dapat dihasilkan dengan tumbukan dua inti atom
hidrogen yang tersedia berlimlah dialam. Namun untuk menghasilkan
tumbukan dua inti atom hidrogen sangat sulit karena adanya gaya ikatam
antar atom hirogen yang sangat kuat. Salah satu caranya adalah dengan
dipanasi inti atom terlepas dari elektronnya.
9. • Meskipun nuklir fusi relatif lebih aman dibandingkan dengan nuklir
fisi, namun hingga saat ini masih dalam tarah di Laboratorium,
belum ada PLTN komersial yang berdasarkan proses nuklir fisi.
• Karena dalam merealisaikan proses nuklir fusi pada intinya kita
mencoba mebuat reaksi nuklir yang terjadi pada inti matahari yang
tentunya melibatkan temperatur yang sangat tinggi dan tekanan
yang sangat besar.
Proses Nuklir Fusi
10. Bahan bakar nuklir & siklusnya
• Uranium-235 adalah satu-satunya material yang tersedia cukup banyak di
alam dan sekaligus dapat dilakukan proses fisi.
• Bahan bakar fisi lainnya adalah Uranium-233 yang dihasilkan dari Thorium-
232 dan Plutonium-239 yang dihasilkan dari Uranium-238 melalui proses
penyerapan neutron.
• Komposisi dari biji Uranium adalah 99,3% U-238 dan hanya 0,7% U-235.
• Oleh karena komposisinya U-235 sangat kecil dalam biji Uranium, maka
tidak bisa langsung menggunakan biji Uranium sebagai bahan bakar reaktor
nuklir yang berpendingin air
• Biji uranium tersebut perlu diperkaya (enrichment) komposisinya hingga
komposisinya U-235 mencapai antara 2% - 5% .
• Bahan bakar uranium yang mengandung U-235 antara 2% - 5% mampu
melakukan reaksi fisi dengan moderator dan pendingin air.
• Bahan bakar ini difabrikasi dalam bentuk pelet (UOX).
• Bahan bakar yg telah digunakan dalam reaktor akan menghasilkan limbah
radioaktif nuklir, yang bisa langsung simpan atau diproses ulang menjadi
bahan baakar (MOX)
18. Proses Kerja PLTN
• Perbedan pokok dan PLTN dengan PLTU adalah sumber energi
panasnya. PLTN mendapatkan sumber energi panas dari energi yang
dilepaskan dalam reaksi nuklir fisi, sedangkan PLTU dari hasil
pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas)
• Proses pemanfaatan panas dari hasil reaksi nuklir fisi adalah sbb :
– Bahan bakar nuklir mengalami reaksi fisi sehingga melepaskan energi
dalam bentuk panas dalam jumlah besar
– Panas hasil reaksi nuklir fisi tersebuat dimanfaatkan untuk menguapkan air
pendingin, bisa pendingin dalam proses primer maupun sekunder
tergantung jenis reaktor nuklirnya
– Uap air yang dihasilkan digunakan untuk memutar turbin uap yang
selanjutnya akan menggerakkan generator untuk mengahasilkan listrik
• oleh karena energi panas yang dilepaskan dalam reaksi nuklir fisi
tersbut cukup besar, maka pada umumnya ukuran PLTN adalah
dalam ribuan MW
20. pressurized water reactor
(PWR) :
1.reactor block
2.cooling tower
3.reactor
4.control rod
5.support for pressure
6.steam generator
7.fuel element
8.turbine
9.generator
10.transformer
11.condenser
12.gaseous
13.liquid
14.udara
15.Udara lembab (humid)
16.river
17.cooling-water circulation
18.Primary circuit
19.Secondary circuit
20.water vapor
21.pump
21. Jenis-jenis teknologi PLTN
• Komponen utama dari PLTN adalah reaktor daya. Pada awalnya reaktor
nuklir yang dikembangkan oleh berbagai negara tidak ada yang sama.
• Perbedan tersebut tergantung pada penggunakan bahan bakar,
moderator, jenis pendingin dan lainnya.
• Amerika dan Rusia negara yg mula-mula mampu melakukan pengayaan
bahan bakar nuranium, sehingga reaktornya menggunakan uranium
diperkaya. Sedangkan Inggris, Perancis dan Canada reaktornya
menggunakan uranium alam.
• Sebagian besar reaktor daya di dunia ini merupakan reaktor daya jenis
Reaktor Air Ringan atau LWR (Light Water Reactor). Disebut LWR karena
moderatornya menggunakan H2O kemurnian tinggi yang sekaligus
berfungsi sebagai pendingin reaktor.
• Jenis reaktor ini ada dua yaitu Reaktor Air Tekan atau PWR (Presurise
Water Reactor) dan Reaktor Air Didih atau BWR (Boiling Water Reactor).
• Disamping itu ada jenis reaktor yang lain yaitu : Reaktor Air Berat atau
HWR (Heavy Water Reactor), Reaktor Magnox, Reaktor Temperatur Tinggi
22. • Proses kerja dan karakteristik BWR :
– Uap air dihasilkan langsung dalam bejana reaktor daya.
– Panas hasil reaksi fisi digunakan langsung untuk menguapkan air
pendingin dan uap air yang terbentuk langsung dipakai memutar
turbin
– Air dalam bejana reaktor berada pada temperatur sekitar 285 oC
dengan tekanan jenuh 70 Atmosfir.
– Tidak memiliki perangkat pembangkit uap sendiri
– Pada bejana reaktor bagian atas terdapat perangkat pemisah dan
pengering uap, air yg tidak diuapkan terkumbul dalam bejana bagian
bawah dan disirkulasikan kembali bersama uap air keluaran turbin yng
sdh didinginkan dalam kondenser.
– Karena tekanan uapnya cukup tinggi, digunakan turbin bertekanan
tinggi dan rendah, sehingga dpt diperoleh efisiensi sekitar 34 %
Jenis-jenis teknologi PLTN
24. • Proses kerja dan karakteristik PWR :
– Menggunakan dua macam pendingin yaitu pendingin primer dan
pendingin sekunder. Panas yang dihasilkan dari reaksi fisi dsigunakan
untuk memanaskan air pendingin primer, didalam reaktor terdapat
alat pengontrol tekanan (Presuriser) berupa sebuah tangki dengan
pemanas dan penyemprot air untuk mempertahankan tekanan sistem
pendingin primer.
– Tekanan pada sistem pendingin primer dipertahankan pada 150 Atm
dengan suhu 300 oC.
– Air dari sistem pendingin primer tsb dialirkan pada pembangkit uap
atau penukar panas, sehingga terjadi pertukaran panas antara sistem
pendingin primer dengan sistem pendingin sekunder.
– Uap yang terbentuk pada sistem pendingin sekunder digunakan untuk
memutar turbin.
– Dari Aspek efisiensi PWR lebih rendah dari BWR, namun dari aspek
keselamatan lebih baik, karena sistem primer merupakan sistem
tertutup, sehingga bila terjadi kebocoran tdk sampai keluar.
Jenis-jenis teknologi PLTN
26. • Proses kerja dan karakteristik HWR (Heavy Water Reaktor) :
– Merupakan jenis reaktor yang menggunakan air berat (D2O) sebagai
moderator sekaligus pendingin. Menggunakan bahan bakar uranium alam,
sehingga harus digunakan D2O yang memiliki daya serap neutron rendah.
– Reaktor HWR yang paling terkenal adalah CANDU (Canadian Deuterium
Uranium).
– Seperti halnya PWR, HWR menggunakan dua sistem pendingin yaitu
pendingin primer dan pendingin sekunder, sistem pembangkit uap serta
sistem pengontrol tekanan .
– D2O hanya digunakan pada sistem pendingin primer, sedangkan sistem
pendingin sekunder menggunakan H2O
– Dalam pengoperasian kemurnian D2O harus dijaga pada tingkat 95%
hingga 99,8%. D2O merupakan bahan yang harganya mahal serta secara
fisik dan kimiawi sulit dibedakan dengan H2O. Oleh karena itu perlu ada
sistem penanggulangan kebocorannya baik uap maupun cairannya.
–
Jenis-jenis teknologi PLTN
27. • Proses kerja dan karakteristik MR (Magnox Reactor) :
– Menggunakan bahan bakar dalam bentuk logam uranium atau
paduannya yang dimasukkan dalam selongsong paduan magnesium.
– Pada sistem pendingin primer digunakan gas CO2 , grafit sebagai
moderator dan bahan bakar uranium alam
– Panas hasil reaksi fisi diambil dengan mengalirkan gas CO2 melalui
elemen bakar menuju sistem pembangkit uap.
– Reaktor jenis ini banyak digunakan di Inggris. Hasil pengembangan
jenis reaktor ini adalah AGR (Advance Gas cooled Reactor) dimana
bahan bakar yang digunakan adalah uranium sedikit diperkaya, guna
meningkatkan efisiensi thermal.
• Proses kerja dan karakteristik HTR (High Temperatur Reactor) :
– Menggunakan pendingin gas helium (He) pada sistem pendingin
primer, sehingga mampu menghasilkan panas hingga 750 oC dan
efisiensi thermal 40 %
Jenis-jenis teknologi PLTN
31. Keuntungan dan kerugian
Keuntungan Kerugian
Kebutuhan volume bahan bakar
sedikit
Harga bahan bakar mahal
Kebutuhan lahan lebih sedikit Biaya pembangunan mahal
Biaya operasi murah
Pembangunan & komisioning
membutuhkan tenaga ahli
Sangat ekonomis bila produksi
listriknya besar
Fission mengasilkan sisa bahan bakar
yg Radio-active yg bisa menyebabkan
polusi nuklir
Jumlha cadangan nuklir di dunia
cukup tersedia
Biaya pemeliharaan tinggi
Keandalan operasi tinggi
Tidak cocok untuk beban yang
bervariasi
Tidak memerlukan jumlah air yg
banyak untuk pendingin
Sisa bahan bakar sulit dikelola
33. Energy surya langsung
Untuk itu perlu diketahui :
• Besar energi surya yg dibutuhkan
• Proses Konversi energi surya :
– Thermal
– Photovoltaic
• Potensi dan trend perkembangannya
Energi surya (Solar energy) adalah energi yang
diperoleh melalui penangkapan sinar dan panas yang
dipancarkan matahari.
35. Kurva Radiasi surya harian (daily solar radiation) umum juga
disebut Peak Solar Hour. Jumlah energi surya yng sampai ke
bumi perhari persatuan luas.
41. Konversi energi surya langsung
• Energi surya dapat secara langsung
dikonversikan menjadi :
– Panas (solar thermal) dengan teknologi :
• Pembangkit tenaga listrik (solar thermal electric), bila
panas dihasilkan bertemperatur tinggi
• Pemanas air, pemanas ruangan “aktif” (solar water
heating), bila panas dihasilkan bertemperatur medium
• Pemanas ruangan “pasif” (solar pasive heating), bila
panas dihasilkan bertemperatur rendah
– Listrik DC dengan memanfaatkan efek fotoelektrik
melalui teknologi photovoltaic
42. Pemanfatan panas energi surya secara Pasif
Energi surya Pasif: Memanfaatkan energi panas matahari secara langsung
tanpa sama sekali melibatkan suatu sistem mekanis.
43. Pemanfaatan panas energi surya secara Aktif
Energi surya termal (solar thermal energy): menghasilkan air panas
bertemperatur rendah/ medium untuk kebutuhan pemanasan dirumah/
gedung.
44. • Solar thermal heat system adalah instalasi untuk mengkonversi radiasi surya
menjadi panas guna memanaskan air untuk kebutuhan sehari-hari atau untuk
pemanas ruangan
• Prinsip dasar pemanfaatan solar thermal adalah konversi radiasi surya
gelombang pendek (short-wave) menjadi panas.
• Apabila radiasi mencapai pada suatu bahan penerima, sebagian akan diserap.
Daya serap suatu bahan terhadap radiasi disebut daya serap radiasi ( α ).
Bahan ideal hitam daya serap = 1
• Emisi ( ε ) menyatakan daya pancar radiasi suatu bahan
• Hubungan (rasio) antara daya serap radiasi α dan daya pancar radiasi ε adalah
konstan untuk suatu panjang gelombang dan temperatur tertentu
• Suatu bahan dengan daya serap radiasi tinggi juga memiliki daya pancar radiasi
yng tinggi
• Koefisien refleksi ( ρ ) menyatakan rasio antara radiasi yang dipantulkan
dengan radiasi yang datang
• Koefisien transmisi ( τ ) menyatakan rasio antara radiasi yng diteruskan dengan
radiasi yang datang
• Terdapat hubungan α + ρ + τ = 1
45.
46. Pemanfaatan panas energi surya menjadi listrik
Energi surya termal elektrik (Solar Thermoelectric Energy): menghasilkan
listrik melalui siklus termodinamika konvensional dari fluida yang
dipanaskan hingga temperatur tinggi.
47. • Solar thermal power plant adalah pembangkit listrik yang mengkonversikan
radiasi surya menjadi panas. Selanjutnya energi panas tersebut
dikonversikan menjadi energi mekanis dan listrik
• Sesuai dengan hukum thermodinamika untuk mendapatkan efisiensi yang
tinggi diperlukan temperatur yang tinggi. Temperatur yang tinggi tersebut
dapat dicapai dengan cara menaikkan kerapatan (flux density) dari solar
radiasi yang jatuh pada kolektor
• Untuk itu diperlukan teknologi radiasi yng terpusat atau kolector yng
terpusat
• Berdasarkan jenis pemusatan/ konsentrasi radiasi surya pada solar thermal
power plant terdapat dua sistem sbb :
• Concentrating system :
• Solar tower power plant (point focusing)
• Dish system power plant (point focusing)
• Parabolic system power plant (line focusing)
• Non concentrating system :
• Solar pond power plant
• Temperatur yng dihasilkan dari concentrating system seperti PLTU normal
48.
49. Proses konversi thermal elektrik
• Teknologi konversi thermal-elektrik antara lain :
Pemusat surya (solar concentrator), dapat berupa :
Menara surya (solar tower)
Parabola surya silindris
Dish system
Steam generator
Penukar panas (heat exchanger)
Turbin & generator
50. Concentrating Solar
• Focussing sunlight into a beam
• Uses lenses or mirrors and tracking systems.
• Key technology issues:
– Parabolic Trough
– Tower
• Two key ways to use:
– Generate Electricity allowing sun beam to fall on a
photovoltaic cell (CPV)
– Generate Electricity/Heat thru the use of steam
(CSP/Solar Heat)
51. Concentrating Technology: Parabolic Trough
Komponen utama:
parabolic trough reflector:
memantulkan radiasi surya ke penerima
(receiver) di titik pusat (focal point).
Umumnya sebagai pemantul digunakan
cermin yang membentuk parabola.
receiver tube or heat collection element:
Mengumpulkan/ menyerap energi surya.
Terdiri dari penyerap dari bahan metal yang
ditutupi kaca.
suntracking system:
Mengarahkan dan memfokuskan reflector ke
matahari.
The support structure:
Source: Abengoa Site
52. Concentrating Technology: Tower
Komponen utama :
Heliostats
Menangkap radiasi surya dan mengarahkan /
memantulkan ke penerima/ receiver.
Terdiri dari permukaan pemantul/ reflective
(glass mirrors), struktur penumpu dan
mekanisme untuk mengarahkan ke matahari
receiver
Mentransfer panas yang diterima ke fluida
kerja (air atau , molten salts, etc.). Fluida ini
di alirkan ke bagian pemindah panas untuk
menghasilkan uap air
tower
Sebagai pendukung receiver yang harus
diletakkan pada ketinggian tertentu diatas
heliostats, untuk menghindari bayangan.
Source: Abengoa Site
53.
54.
55. 55
HEATING WATER SYSTEM
water tube
Focus
concave mirror
platform
condenser
steam flow
water flow
cold water
hot water
sunbeam
(semi-filling)
Water heater
(boiler)
At the focus of CM, the
temperature is very
high.
Platform must be movable-to
move the CM and follow the sun
movement ( rays of light parallel
to the axis ) for maximal efficiency.
56.
57. • Solar pond power plant menggunakan efek pemisahan air sebagai
dasar dari colector
• Suatu kolam berisi brine (campuran air & garam) berfungsi sebagai
colectro sekaligus menyimpan panas
• Air dibagian bawah kolam bertindak sebagai penyimpan panas
utama dimana panas akan diambil
• Lapisan air dan dasar kolam berfungsi sebagai penyerap panas
radiasi rusya baik direct radiation maupun diffuse radiation
• Oleh karena distribusi konsentrasi garam dalam kolam semakin
tinggi sesuai kedalaman air, maka penguapan di permukaan air
dapat dikurangi
• Temperatur sekitar 80 oC gingga 90 oC bisa dicapai pada kolam
bagian bawah
• Air panas tsb dpt digunakan sebagai fluida untuk menghasilkan uap
bagi pemutar turbin
Solar pond power plant
58.
59. • Baik dalam solar thermal power plant maupun solar thermal heat system
diperlukan suatu alat yang dapat menangkap dan menyerap radiasi surya
untuk dikonversikan menjadi panas.
• Alat tersebut dikenal sebagai solar collector
• Terdapat beberapa jenis solar collector tergantung dari kebutuhan sistemnya
apakah untuk menghasilkan temperatur medium (solar thermal heat system)
atau temperatur tinggi (solar thermal power system)
• Jenis-jenis solar collector untuk solar thermal heat system (non concentrating
colector) :
• Flat plate colector, dengan medium air
• Flat plate colector dengan medium udara
• Jenis-jenis solar collector untuk solar thermal power plant (concentrating
colector) :
• Fixed flat mirror
• Concave mirror
• Cylidrical lens
• Parabolic mirror
65. • Suatu sistem pemanas air dibutuhkan dengan volume perhari 100 liter
dengan kenaikan suhu minimum 20 oC
• Berapa daya energi surya yang dibutuhkan dan luas kolektornya
• Energi yg diperlukan = volume air x kenaikan suhu x panas spesifik dari
air
• Panas spesifik air adalah 1,16 kWh/ oC/m3
• Energi yg dibutuhkan = 100 liter x 20 oC x 1,16 Wh/ oC/liter
= 2320 Wh
• Bila diasumsikan Peak Sun Hour adalah 5 jam per hari (5 h), maka daya
yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 100 liter air 20 oC adalah =
2320 Wh/5 h = 464 Watt
• Rata-rata atau standart solar constant adalah 1000 W/m2
• Bila efisiensi flat plate colector adalah 20 %, maka solar radiasi yng
dapat dimanfaatkan adalah hanya 200 W/m2
• Luas flat plate colector yang dibutuhkan adalah = 464 / 200 = 2,32 m2
• Sehingga kita mencari / membuat flat plate colector seluas 2,5 m2
67. Apa itu Solar Cell?
• Suatu alat yang mengkonversi secara langsung solar energy
menjadi energi listrik DC .
– Memberikan tegangan dan arus pada suatu beban
(lampu, motor listrik).
– Daya = arus x tegangan=arus2 x R= tegangan2/R
• Seperti batery karena menghasilkan daya DC.
68. Proses konversi Photovoltaic (PV)
Apa yang disebut Photovoltaic (PV) cell?
Suatu PV cell terdiri dari dua lapisan tipis bahan semi-konduktor. Lapisan
yang dibuata agar jumlah elekronnya sedikit lebih banyak, disebut lapisan N
(“n-layer”). Lapisan yang lain yang jumlah elektronnya agak kurang sedikit,
disebut lapisan P (“p-type”).
Perbedaan ini menghasilkan medan listrik antara kedua lapisan, sehingga
terjadi aliran elektron (dari efek photoelektrik)
Bagaimana listrik dihasilkan?
Cahaya matahari terdiri dari photons yang mengandung energy.
Ketika cahaya sampai di PV cell, energi dr cahaya yng diserap ditransfer ke
electron dalam atom-atom PV cell.
Elektron-elektron ini terlepas dari kondisi normal dalam arom dari
semikonduktor bahan PV cell sehingga terjadi aeus listrik,
Hal ini yang disebut efek foto elektrik.
69. Principle p-n Junction Diode.
Silicon Solar cell
Ref. Soft Condensed Matter physics group in
univ. of Queenland
70. Dalam pembuatan bahan semikonduktor PV umumnya digunakan silikon
Proses konversi Photovoltaic (PV)
71. Pada p-n juction terjadi band
gap(Eg) dan daya serap cahaya
adalah fungsi dari Eg.
72. • Energi matahari tersedia berlimpah
• Teknologi Photovoltaic dapat secara langsung
mengkonversi solar energy menjadi listrik
• Tidak ada bagian yg bergerak – tdk ada suara – tdk ada
emissi ke lingkungan – umur pakainya lama
• Potensi industrinya besar – harga akan semakin turun
• Bahan baku PV adalah silicon – tersedia berlimpah dibumi
Potensi solar cell
76. Polysilicon Wafer Solar Cell Solar Module
Chemical Process
(purification)
Casting
Cutting
Surface Treatment Assembly
Systems
Installation
Operation
Rantai nilai PV cell (multi-crystalline)
77. PV Efficiency
• Bandgap Energy (Eg)
– Jumlah energi untuk mengeluarkan/ melepaskan electron.
– Eg dari bahan PV dibuat agar sebanyak mungkin cahaya matahaei
dikonversi ke listrik
– Crystalline silicon memilki bandgap energy of 1.1 electron-volts (eV).
– Bandgap energi dari beberapa bahan PV semiconductors berkisar
antara 1.0 to 1.6 eV.
• Cara lain untuk meningkatkan PV efficiences:
– Menggunakan multiple p/n junctions (multi-junction cells)
– Menggunakan antireflective coating guna menangkap sebanyak
mungkin cahaya.
– Memaksimumkan jumlah photons yang diserap oleh p-layer.
– Meminimumkan jumlah elektron yg agar tidak bertemu dan
bergabung kembali dengan holes sebelum lepas dari PV cell.
78. Semi Conductors used in PV Cells
• Crystalline Silicon - most common (1st generation)
• Involves sawing wafers (~200 µm) from ingots
– Single-Crystalline Si: highly purified silicon
– Poly-Crystalline Si: silicon is of less purity
– Ribbon Si: grown from molten silicon instead of an ingot.
• Thin film material (< 5 µm) – 2nd generation
– The advantages are light weight and low cost and that they
can be deposited over large areas by chemical vapor
deposition.
• Third Generation. Current research ongoing:
– dye-sensitized titania solar cells
– organic photovoltaics
– Solar tandem cells
– and …
79. Cost goals for third generation solar cells
Efficiency and cost projections for first-, second- and third generation photovoltaic
technology (wafers, thin-films, and advanced thin-films, respectively)
Source: University of New South Wales
80. - An individual PV cell typically produces between 1 and 2 watts
Solar Cell, Module, Array
