FABRIKASI DAN KARAKTERISASI GELAS KERAMIK BOROSILIKAT SEBAGAI SUBSTRAT MODUL SURYA

SITI FADLILA EKAYATI, Widya Rosita, ST., MT.

2014 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Substrat adalah material yang menopang seluruh badan modul surya. Biasanya terbuat dari bahan logam, gelas, maupun keramik. Fabrikasi untuk substrat ini mempertimbangkan aspek ekonomis dan juga kekuatan mekaniknya. Penelitian ini menggunakan komposisi gelas borosilikat berkoefisien termal rendah (SiO2 = 83,34 % ; B2O3 = 11,19 % dan Na2O = 4,08% ) dengan bahan – bahan yang dipakai adalah zeolit sebagai sumber SiO2, natrium tetraborat (Na2B4O7.10H2O) sebagai sumber atom boron, natrium karbonat (Na2CO3) sebagai penurun titik lebur, dan TiO2 sebagai penumbuh inti kristal. Sebelum dilebur, bahan-bahan dihaluskan hingga lolos 200 mesh, kemudian dicampur hingga homogen. Peleburan ini untuk membentuk gelas yang fasenya amorf dengan cara pendinginan secara cepat (quenching) setelah dikeluarkan dari furnace. Gelas yang terbentuk ini perlu dihaluskan kembali hingga lolos ayakan 200 mesh (±75 mikron) . Pemanasan kedua yang disebut sintering, bertujuan untuk memadatkan gelas tadi dan membuatnya agar terbentuk fase kristal. Sampel yang lebih padat dan mampat, terlebih jika terbentuk fase kristal di dalamnya, akan lebih kuat secara mekanik karena struktur kristalnya lebih teratur dan pori-porinya jauh lebih sedikit. Sintering dilakukan dengan variasi suhu 5000C, 6000C, 7000C, laju pemanasan 30C / menit dan waktu penahanan 30 menit, 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Sebelum sintering, dilakukan pre-sintering pada suhu 1200C dengan waktu penahanan satu jam untuk menghilangkan fase liquid yang tersisa. Setelah sintering, sampel diuji tekan. Kuat tekan untuk sintering suhu 6000C,yaitu sebesar 68,9869 MPa untuk waktu penahanan 30 menit; 79,2011 MPa untuk waktu penahanan 60 menit; 75,0998 Mpa untuk waktu penahanan 90 menit; dan 71,5869 MPa untuk waktu penahanan 120 menit. Namun, nilai kuat tekan ini masih sangat kecil jika dibandingkan dengan rata – rata kuat tekan substrat keramik yang lain, yaitu sebesar 747 MPa untuk Steatite dan Forsterite, 1452 MPa untuk Alumina, dan 2075 MPa untuk Beryllia. Kata kunci : substrat, sintering, gelas keramik borosilikat, fase kristal, kuat tekan

Solar module needs substrate as its buffer material. It usually made from metal, glass and also ceramic. Fabrication of substrate consider not only its mechanical strength but also the economic aspect. This research uses borosilicate glass composition with low thermal expansion (SiO2 = 83.34 % ; B2O3 = 11.19 % and Na2O = 4.08% ) . The ingredients are : zeolite as main source of SiO2 , sodium tetraborat (Na2B4O7.10H2O) as source of boron, Na2CO3 to reduces the glass melting point, and TiO2 as crystal growth material. Before firing, all ingredients are crushed and sieved until 200 mesh maximum, then mixed homogenly. The first firing produced amorf glass by quenching after released from furnace. This amorf glass need to crushed and sieved again until 200 mesh maximum. The second firing, or sintering, needed to compacted the glass and formed crystal phase. More compacted sampel, particularly if formed crystal phase in it, will be stronger and tougher mechanically because its more poreless and the crystal structure more regular. Sintering is processed with the variations in temperature 5000C, 6000C, 7000C, heating rate 30C / minute and holding time for each temperature are 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes. Before sintering, pre-sintering is done at temperature 1200C with one hour holding time to eliminate the remained liquid phase. After sintering, samples are compressive strength tested . The compressive strength from sintering temperature of 6000C are 68.9869 MPa for holding time 30 minutes, 79.2011 MPa for holding time 60 minutes, 75.0998 MPa for holding time 90 minutes, and 71.5869 MPa for holding time 120 minutes. These values still very small in comparison with the other ceramic substrates compressive strength, that is about 747 Mpa for Steatite and Forsterite, 1452 MPa for alumina, and 2075 Mpa for Beryllia. Keywords : substrate, sintering, borosilicate glass ceramic, crystal phase, compressive strength

Kata Kunci : substrat, sintering, gelas keramik borosilikat, fase kristal, kuat tekan, substrate, sintering, borosilicate glass ceramic, crystal phase, compressive strength