Perpustakaan Digital ITB

Reaksi peluruhan inti dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi berskala mikro berjangka panjang, salah satunya pada baterai betavoltaik. Beberapa isu utama yang dilaporkan mengenai masalah baterai jenis ini terkait dengan efisiensi konversi energi radiasi-listrik yang kecil, salah satunya disebabkan ketidakefisienan desain terhadap faktor utilisasi partikel beta. Dengan mendesain ulang model planar biasa menjadi model deep trenches, bertujuan meningkatkan utilisasi sumber beta sebagai penghasil pasangan elektron-hole. Pada penelitian ini, dilakukan simulasi kinerja baterai betavoltaik dengan desain planar dan deep trenches berbasis p-n junction berbahan silikon telah dilakukan, dimana radioisotop Ni-63 digunakan sebagai sumber beta. Interaksi partikel beta dan deposisi energinya sepanjang kedalaman penetrasi disimulasikan dengan menggunakan Monte Carlo N-Partikel X (MCNPX). Perhitungan kinerja baterai dilakukan dengan dua metode, yaitu: penyelesaian persamaan difusi pembawa minoritas secara analitik untuk kasus planar 1-D dan aproksimasi numerik. Tujuan dari penelitian ini adalah membandingkan hasil simulasi kinerja baterai dengan desain planar dan deep trenches. Verifikasi hasil perhitungan terhadap hasil eksperimen dilakukan untuk memvalidasi keabsahan metode yang digunakan. Metode simulasi numerik dibangun dalam kode Matlab dan menghasilkan nilai yang sesuai dengan hasil perhitungan analitik. Selain itu, hasil perhitungan dari kedua metode niainya cukup mendekati nilai yang diukur dari eksperimen rujukan. Selanjutnya, metode perhitungan numerik diterapkan untuk menghitung kinerja baterai dengan desain deep trenches. Hasil simulasi menunjukkan bahwa penerapan desain deep trenches berhasil meningkatkan arus baterai hingga 23,45%, tegangan hingga 5,05%, serta efisiensi konversi dan daya baterai hingga 29,69%. Desain deep trenches efektif untuk menekan penggunaan aktivitas yang tinggi atau meningkatkan daerah aktif dengan geometri yang lebih kecil pada baterai betavoltaik.