How Its Work - Pembuatan Sell Surya Silikon

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. Dugaan penulis pribadi ialah karena 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 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.

Tersentaknya dunia atas krisis minyak tersebut berimbas pada kebijakan mencari sumber-sumber energi baru selain bersandar pada minyak bumi/energi fosil di mana ‘photocell’ menjadi salah satu sumber energi baru yang dilirik. Nama photocell yang kemudian berubah menjadi solar cell/sel surya dengan sangat cepat menjadi salah satu topik utama penelitian di bidang energi baru dan terbaharukan. Hal ini sangat jelas beralasan pada kemampuannya mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik secara langsung dan mudah serta sangat menjanjikan. Yang sama pentingnya ialah, munculnya topik penelitian di bidang ini telah berhasil menyadarkan masyarakat pada masa itu bahwa energi matahari memiliki potensi yang selama ini belum teroptimalkan dalam memenuhi kebutuhan energi dunia.

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, terbuktinya kehandalan silikon dalam aplikasi sel surya, dan jumlah cadangan silikon di perut bumi berupa pasir silica yang berlimpah menjadi beberapa bahan pertimbangan utama. Belum 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.

Sebagaimana disinggung di atas, sel surya pertama memanfaatkan p-n junction silikon, yang menjadi cara kerja fundamental sel surya jenis apapun. Silikon jenis p (p-type) disambung dengan silikon jenis n (n-type) menghasilkan sambunagn p-n. p-type ini maksudnya silikon dengan kelebian muatan positif (surplus hole) dan n-type merupakan material silikon berkelebihan muatan negatif (surplus elektron). Adanya sambungan p-n ini memungkinkan kedua muatan positif (hole) maupun negatif (elektron) dapat berpindah dan mengalir ke arah yang berlawanan. Jika kedua ujung sambungan p-n ini dihubungkan dengan sebuah rangkaian listrik, maka elektron dan hole dapat mengalir ke rangkaian. Sinar mataharilah (photon) yang menggerakkan elektron dan hole tersebut menuju rangkaian tadi. (Mekanisme sel surya ini disederhanakan demikian saja,  mekanisme sel surya yang lebih detail ditulis pada artikel Melihat prinsip kerja sel surya lebih dekat (Bagian Pertama). Gambar dibawah ini merupakan struktur komponen dasar sel surya pada umumnya. Penulis mendapatkannya pada link berikut.

Proses pembuatan sel surya silikon ini terbilang paling sederhana diantara semua jenis sel surya. Meski merupakan sebuah proses dalam dunia semikonduktor yang identik dengan proses high-tech, namun jika mencermati proses pembuatan sel surya secara lebih detil, kesan tersebut berangsur-angsur hilang. Penulis kebetulan pernah mengunjungi sebuah pabrik –tepatnya sebuah industri kecil-menengah- yang memproduksi sel surya di sebuah kota industri di Korea Selatan; dari pembuatan silikon n type hingga enkapsulasi sel surya yang siap dijual. Tidak terlampau rumit mengerjakannya, meski perlu disadari bahwa industri ini membutuhkan investasi yang tidak kecil.

Tahapan umum pembuatan sel surya silikon :

1. Pemesanan dan spesifikasi silikon wafer yang dibutuhkan.
Pembuatan sel surya silikon ini bermula dari pemesanan silikon khusus untuk aplikasi sel surya yang dikenal sebagai “Cz-Si wafers (Czochralski Silicon wafers) di mana Cz merupakan proses utama pembuatan silikon wafer dari bijih silikon. Yang disebut dengan khusus ialah silikon wafer ini telah dimodifikasi menjadi silikon p-type dari pabrikan. Silikon wafer untuk sel surya ini berbentuk bujur sangkar dengan sudut yang diratakan, sebagaimana ditunjukkan pada di bawah. Dimensi silikon wafer ini ialah 10-15 cm dengan ketebalan antara 200-350 micron (0.2-0.35 mm).

2. Pembersihan permukaan silikon wafer.
Silikon wafer yang dipesan ini memiliki tipikal permukaan yang sangat kasar akibat pemotongan atau pengerjaan selama di pabrik pembuatan wafer. Untuk itu, permukaan silikon di etch (dikikis) dengan menggunakan larutan asam atau basa. Cukup dengan merendam silikon wafer ke dalam larutan tersebut, maka permukaan silikon wafer kira-kira sedalam 10 mikron akan terkikis secara merata.

3. Teksturisasi permukaan silikon wafer.
Agar silikon wafer yang dipergunakan dapat secara optimal menyerap sinar matahari, pada umumnya permukaan silikon diberi perlakuan khusus berupa teksturisasi dengan menggunakan larutan basa NaOH atau KOH dengan konsentrasi, temperatur maupun lama perlakuan tertentu. Dengan mencelupkan wafer ke dalam laruan tersebut, permukaan silikon menjadi kasar dengan tekstur menyerupai piramida. Tekstur wafer seperti piramida ini dapat mengurangi pemantulan sinar matahri yang dating serta meningkatkan penyerapan sinar matahari oleh permukaan wafer.

4. Difusi fosfor dan pembuatan lapisan n-type silikon.
Fosfor dikenal luas sebagai elemen tambahan (dopant) untuk membuat semikonduktor silikon berjenis n atau silikon n-type. Setelah proses teksturisasi, silikon wafer ini dimasukkan ke dalam dapur pemanas bertemperatur tinggi yang dilengkapi dengan larutan POCl₃ sebagai sumber fosfor. Dengan meniupkan gas inert nitrogen ke dalam larutan, maka uap fosfor akan keluar dan dapat dialirkan ke dalam dapur. Suhu di dalam furnace dijaga sekitar 900-950⁰C sehingga uap fosfor tersebut dapat berdifusi masuk ke dalam silikon melalui sisi sisi permukaannya. Proses difusi biasanya dihentikan setelah 10-15 menit hinga terbentuknya lapisan silikon n-type di permukaan silikon dengan ketebalan lapisan sekitar 10-20 micron. Lapisan n-type ini berfungsi sebagai pelengkap sambungan p-n pada struktur sel surya dan lapisan konduktif yang mengalirkan elektron ke rangkaian listrik.

5. Penghilangan lapisan silikon n-type pada bagian sisi wafer.
Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 4, lapisan silikon n-type terdapat pula di bagian sisi wafer yang bila ini terjadi maka ia dapat menghubungkan dua permukaan wafer. Untuk itu lapisan silikon n-type di sisi wafer perlu dihilangkan dengan memotong lapisan tersebut atau yang lebih presisi ialah dengan menggunakan plasma yang mengikis habis lapisan silikon n-type ini.

6. Pembuatan lapisan anti-refleksi.
Selain teksturisasi untuk memaksimumkan penyerapan sinar matahari, maka penggunaan lapisan anti-refleksi (anti-reflection coating/ARC) di atas lapisan silikon n-type. Lapisan ARC ini merupakan lapisan transparan/tembus cahaya yang dapat meneruskan sinar matahari yang jatuh di permukaan wafer namun tidak memantulkannya. Indeks refraksi lapisan ARC yang besar ini-lah yang menyebabkan ia tidak memantulkan sinar matahari. Material untuk ARC ini biasanya ialah TiO₂ /titanium dioksida atau Magnesium Fluorida (MgF₂). Teknik pembuatannya dapat memanfaatkan teknik penguapan kimia (chemical vapor deposition/CVD) yang mereaksikan uap senyawaan titanium atau magnesium organik yang dicampur dengan uap air pada suhu yang relatif rendah yakni 200⁰C.

7. Metalisasi.
Agar dapat dihubungkan dengan kabel, silikon diberi lapisan metal yang konduktif sehingga dapat mengalirkan elektron/hole dari sel surya. Logam yang cocok untuk bertuas sebagai konduktor ini ialah Ag (perak). Ia memiliki sifat konduktifitas yang tinggi, memiliki daya rekat ke silikon wafer yang sangat baik serta berdaya tahan tinggi. Perak yang dipasang di silikon wafer sangat tipis dan pemasangannya menggunakan metode screen printing. Pasta larutan perak dioleskan di atas sebuah pola dengan bagian bagin tertentu yang memungkinkan pasta larutan perak mengisi permukaan wafer. Setelah selesai dioleskan di atas wafer, dengan pemanasan dan pengeringan 100-200⁰C, pasta akan mengering. Proses metalisasi ini dikerjakan pula di bagian belakang silikon wafer.

8. Pemanasan (co-firing).
Pemanasan pada suhu yang tinggi diperlukan untuk memantapkan lapisan metal konduktif karena masih terdapatnya residu/bahan bahan sisa organik selama pengeringan pada suhu rendah. Pada pemasan yang lebih tinggi, perak sebagai komponen konduktif menjadi semakin padat dan mampu mempenetrasi lapisan ARC dan akhirnya menyentuh lapisan silikon n-type tanpa merusak lapisan ARC sendiri. HIngga tahap ini, komponen sel surya sudah secara utuh terbuat.

9. Pengujian dan pemilihan sel.
Ini ialah tahap akhir dari pembuatan sel surya yakni menguji sel dan memeriksa efisiensi sel maupun akititas quality control lainnya.
10. Enkapsulasi dan pembuatan modul sel.
Sebagaimana disebutkan di awal, sel surya hanya berukuran 10×10 atau 15×15 cm. Agar sel dapat dipergunakan, dan menghasilkan daya yang bias dipasarkan, sel dirangkai menjadi sebuah modul yang lebih besar dan tersusun atas 20-30 sel. Dalam tahap ini, proses enkapsulasi modul dengan kaca/plastik dan pemasangan frame aluminum dikerjakan hingga siap untuk dipakai (lihat gambar modul surya di bawah). Tanpa enkapsulasi yang berfungsi pula sebagai pelindung sel surya terhadap lingkungan luar, sel atau modul tidak dapat dimanfaatkan secara optimal.

Sebagai penutup. Tulisan ini salah satunya saya tujukan untuk mengetahui secara umum bagaimana proses pembuatan sel surya jenis silikon yang paling banyak dijual di pasaran. Dan juga, atas banyaknya pertanyaan seputar bagaimana investasi untuk membuat sel surya silikon sendiri di Indonesia. Diharapkan, ada semacam gambaran umum mengenai kerumitan -atau justru kesederhanaan- proses pembuatan sel surya silikon sehingga menjawab pertanyaan apakah sel surya silikon dapat diproduksi sendiri di Indonesia, sebuah respon terhadap berita di Kompas yang penulis kutip di Blog ini.

sumber: http://energisurya.wordpress.com/2007/11/20/sel-surya-silikon-sang-primadona/

Read more...

How Its Work - Cara Kerja Granat Tangan

Granat tangan atau granat genggam adalah bom yang digenggam dan dilemparkan dengan menggunakan tangan. Istilah granat ini berasal dari bahasa Perancis Kuno dari kata (pome) grenate (pomegranate: buah delima), buah yang ukurannya mirip dengan granat genggam versi awal, dan karena kandungan serpihan granat tangan juga mirip dengan biji dalam buah itu.

Selain granat tangan, ada juga granat yang dirancang untuk ditembakkan dari senapan dan pelontar granat. Granat jenis ini bukan granat tangan, karena tidak bisa diaktifkan hanya dengan menggunakan tangan.

Terdapat berbagai bentuk dan ukuran granat, yang masing-masing memiliki tujuan yang berbeda-beda. Pada umumnya granat dirancang untuk meledak dan melontarkan serpihan-serpihan tajam ke segala arah. Ada juga granat yang terbakar, dan melepaskan asap. Tetapi semua granat memiliki dua kesamaan, yaitu pertama, bisa diisi oleh bahan peledak atau bahan kimia. Kedua, granat memiliki liang untuk memasukkan sumbu.

Pada dasarnya granat adalah bom kecil yang cara kerjanya mirip petasan. Petasan dibuat dari kertas yang diisi dengan bubuk mesiu dan mempunyai sumbu kecil. Apabila sumbu dinyalakan, api akan berjalan dari sumbu menuju bubuk mesiu, membuatnya meledak. Granat tangan berfungsi dengan cara yang sama, perbedaan adalah sumbu granat dinyalakan oleh mekanisme elektronik atau piroteknik, dan bukan api.



Granat pembakar TH3.

Granat gas CS.

Granat asap kuning.

Granat kejut, flashbang.



Granat mempunyai 4 karakteristik:

1. Jarak penggunaan yang dekat.
2. Daerah kerusakan yang kecil.
3. Ada penundaan ledakan agar bisa dilempar dengan aman.
4. Kulitnya yang keras membuatnya bisa dipantulkan pada tembok atau tanah

Granat mempunyai bagian utama seperti berikut:

1. Badan – mengandungi pengisi dan dalam kebanyakan granat juga mengandungi serpihan.
2. Pengisi – bahan kimia atau bahan peledak dalam granat, yang menentukan kegunaan granat
3. Sumbu – membuat granat berfungsi dengan menyalakan atau meledakkan bahan pengisi.



Grenade, Hand, Riot, CN1, ABC-M25A1

Grenade, Hand, Incendiary, TH3, AN-M14

Grenade, Hand, White Smoke, TA, AN-M83

Grenade, Hand, Rubber Ball, Non-Lethal, GG04

Grenade, Hand, Smoke, WP, M15

JENIS-JENIS GRANAT

Granat serpihan

Granat serpihan (bahasa Inggris: fragmentation grenade) adalah granat yang dirancang untuk membunuh infanteri, yang dibuat untuk memuntahkan serpihan ke segala arah. Badannya dibuat dari plastik keras atau besi, lalu badannya diisi serpihan tajam, kawat, bola-bola besi, atau badan luarnya sendiri pun bisa bekerja sebagai serpihan. Bila kata "granat" digunakan tanpa penjelasan lebih lanjut, selalu diasumsikan bahwa yang dimaksud adalah granat jenis ini.

Granat asap

Granat asap merupakan granat berbentuk kaleng yang digunakan sebagai alat isyarat darat atau darat ke udara, penanda zona sasaran atau pendaratan, atau penyembunyi pergerakan tentara. Granat asap biasanya terbentuk dari silinder logam dengan lubang di bagian atas dan bawah untuk mengeluarkan asap. Ada dua jenis utama granat ini: granat asap berwarna dan granat penyembunyi. Pada granat asap berwarna, pengisinya biasanya terdiri daripada 250 hingga 350 gram campuran asap pewarna (kebanyakannya potasium nitrat, laktose dan pewarna). Tersedia warna-warna merah, hijau, kuning, dan ungu. Granat asap penyembunyi biasanya berisi campuran HC (hexachloroethane/zinc) atau campuran TA (terephthalic acid).

Jenis granat asap lain, adalah jenis asap meledak. Granat ini berisi fosforus putih (WP). Granat WP meledak dan menyebarkan phosphorus putih ke segala arah, lalu phosphorus terbakar apabila ketika bertemu udara, dan terbakar dengan api kuning terang, sambil menghasilkan asap putih yang banyak (phosphorus pentoksida). Ia juga berfungsi sebagai granat pembakar.

Granat anti-kerusuhan

Granat gas ini berisi gas air mata, yang biasanya berupa gas CS (Chlorobenzol malononitrile). Bentuk dan pengoperasian granat ini sama dengan gas asap, tetapi bedanya granat ini berisi 80 sampai 120 gram gas air mata, yang akan menyebabkan iritasi pada mata dan sistem pernafasan.

Apabila seseorang terkena gas ini untuk waktu yang lama (lebih dari 10 menit) granat ini mampu menyebabkan lepuh pada kulit dan luka permanen pada paru-paru. Dan bagi orang yang lemah atau sudah tua, gas CS mampu menyebabkan kematian.

Pemakaian granat gas sering keliru, granat ini seharusnya tidak digunakan untuk membubarkan segerombolan orang banyak karena akan menyebabkan panik. Pemakaian yang tepat adalah untuk menggunakan granat ini untuk membuat pagar pembatas, untuk mengarahkan pergerakan massa, atau untuk melindungi anggota kepolisian yang sedang terkepung.

Granat pembakar

Granat pembakar (bahasa Inggris: incendiary grenade) menghasilkan panas sangat tinggi melalui reaksi kimia. Bentuknya hampir serupa seperti granat asap dan gas. Pengisinya terdiri daripada 600 hingga 800 gram thermat (TH3), yang merupakan versi thermit yang diperbarui, bahan pembakar yang digunakan dalam granat sewaktu Perang Dunia II. Sebagian daripada campuran thermat berubah menjadi besi cair, yang terbakar pada suhu 2204° Celsius. Granat ini dapat melelehkan logam yang bersentuhan dengannya. Pengisi thermate bagi granat AN-M14 terbakar selama 40 detik dan mampu membakar menembusi 12,7 mm kepingan baja. Granat ini juga tidak memerlukan oksigen dalam pembakaran dan mampu terbakar di bawah air. Fosforus putih juga digunakan sebagai pengisi granat pembakar, yang membakar pada suhu 2760°C.

Pembakaran thermat dan fosforus adalah dapat menyebabkan luka bakar yang paling parah dan menyakitkan karena thermat dan fosfor terbakar pada secara cepat dan suhu yang membuat satu partikel kimia tersebut membakar menembus kulit, saraf, otot dan juga tulang. Selain itu, fosforus putih amat beracun. Dosis 50-100 miligram bisa menyebabkan kematian.

Granat kejut

Granat kejut, atau disebut juga flashbang, pada awalnya dirancang dan dibuat untuk dipakai Special Air Service Inggris. Granat ini dirancang untuk membingungkan, atau mengalihkan perhatian musuh selama beberapa detik. Granat jenis ini yang paling banyak ditemui adalah granat kejut M84, yang diberi julukan "Flashbang", karena menghasilkan cahaya membutakan (6-8 juta Candela) dan ledakan yang keras (170-180 desibel).

Ketika meledak, granat tersebut tetap utuh tanpa menghasilkan serpihan. Granat ini berbentuk tabung segienam besi dengan lubang untuk pengeluaran ledakan cahaya dan bunyi. Pengisinya adalah 4,5 gram peledak campuran oksida logam magnesium dan ammonium perklorat atau potasium perklorat.


sumber: kaskus.us

Read more...

Mengenal Tentang Teknologi GPS

 GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan cuaca, bagi banyak orang secara simultan. Saat ini GPS sudah banyak digunakan orang di seluruh dunia dalam berbagai bidang aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi, kecepatan, percepatan ataupun waktu yang teliti. GPS dapat memberikan informasi posisi dengan ketelitian bervariasi dari beberapa millimeter (orde nol) sampai dengan puluhan meter.

Read more...

10 Langkah Meningkatkan Wibawa

SAAT mendengar kata “berwibawa”, apa yang ada di benak Anda?

Pasti terlintas kata-kata profesional, pekerja keras, cerdas, dikagumi, dan berada di posisi atas.

Kata “berwibawa” biasanya mengacu pada seseorang yang penting, yang segala tindak-tanduk dan ucapannya dianggap penting di kantor.

Read more...

Hereditas Kecerdasan Anak, Benarkah lebih dipengaruhi oleh Ibu?

Beberapa waktu yang lalu, saya sempat membaca tulisan yang berisi tentang ‘himbauan’ untuk mencari istri yg cerdas supaya bisa mempunyai anak yang cerdas karena kecerdasan itu diturunkan dari seorang ibu. Namun, tulisan tersebut tidak menjelaskan bagaimana seorang ibu bisa berperan sangat besar atas kecerdasan anak-anaknya sehingga membuat saya bertanya-tanya. Salah satu teman, mempunyai pertanyaan yang sama dengan pertanyaan saya, yaitu bagaimana kecerdasan itu diturunkan, apakah kecerdasan itu bisa ditingkatkan, dan apa saja yang mempengaruhi kecerdasan (kurang lebih seperti itu). Saya jadi berfikir lebih keras lagi dan mengingat-ingat saat bu Wyta (dosen Biologi saya waktu kuliah) menerangkan tentang evolusi mitokondria yang mempunyai korelasi terhadap penurunan kecerdasan anak. Bagaimana bisa kecerdasan anak lebih dipengaruhi oleh ibu, bukan ayah?

Read more...