TUGAS MAKALAH
TUGAS MAKALAH
MATA KULIAH ; “
MATA KULIAH ; “TEHNOLOGI PEMTEHNOLOGI PEMBAKARAN (SOBAKARAN (SOLAR SELL)”LAR SELL)”
DISUSUN OLEH :
DISUSUN OLEH :
HJ. FITRIANI P DJ (0001. 06.07. 2012)
HJ. FITRIANI P DJ (0001. 06.07. 2012)
ANGKATAN KE VI
ANGKATAN KE VI
MAGISTER TEHNIK KIMIA
MAGISTER TEHNIK KIMIA
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
TAHUN AJARAN 201
BAB I BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN Latar Belakang Latar Belakang
Cadangan energi fosil dunia yang semakin menipis, pergolakan politik di Cadangan energi fosil dunia yang semakin menipis, pergolakan politik di negara-negara Timur Tengah yang dikenal sebagai negara-negara produsen minyak bumi, bencana alam negara Timur Tengah yang dikenal sebagai negara produsen minyak bumi, bencana alam yang terjadi di beberapa belahan dunia
yang terjadi di beberapa belahan dunia dan kurangnya kesadaran masyaradan kurangnya kesadaran masyarakat dunia kat dunia dalamdalam menjaga keberlangsungan sumber daya alam telah memicu terjadinya krisis energi dunia menjaga keberlangsungan sumber daya alam telah memicu terjadinya krisis energi dunia dan meningkatnya harga minyak bumi dan batu
dan meningkatnya harga minyak bumi dan batu bara.bara.
Dalam menghadapi ancaman krisis energi, Indonesia sudah siap dengan regulasi, Dalam menghadapi ancaman krisis energi, Indonesia sudah siap dengan regulasi, yaitu Peraturan Presiden No.5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional yang berisi yaitu Peraturan Presiden No.5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional yang berisi starategi untuk menjamin keamanan energi di Indonesia. Kebijakan ini telah merumuskan starategi untuk menjamin keamanan energi di Indonesia. Kebijakan ini telah merumuskan bauran energi di tahun 2025 yang mengurangi konsumsi energi fosil dan menggantinya bauran energi di tahun 2025 yang mengurangi konsumsi energi fosil dan menggantinya dengan energi baru terbarukan. Energi fosil diproyeksikan berkontribusi hanya 74,2 % dengan energi baru terbarukan. Energi fosil diproyeksikan berkontribusi hanya 74,2 % dari total konsumsi energi, dengan penggunaan energi dari bahan bakar minyak hanya dari total konsumsi energi, dengan penggunaan energi dari bahan bakar minyak hanya sekitar 29,7 %. Penggunaan energi baru terbarukan pada tahun 2025 diproyeksikan sekitar 29,7 %. Penggunaan energi baru terbarukan pada tahun 2025 diproyeksikan meningkat menjadi 25 %. Salah satu energi baru terbarukan yang berpotensi besar dalam meningkat menjadi 25 %. Salah satu energi baru terbarukan yang berpotensi besar dalam pemanfaatan untuk mencapai tujuan tersebut adalah energi surya.
BAB II BAB II
LANDASAN TEORI LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian
2.1. Pengertian Solar Cell Solar Cell (Photovoltaic).(Photovoltaic). Solar cell
Solar cell atau panel surya adalah alat untuk mengkonversi tenagaatau panel surya adalah alat untuk mengkonversi tenaga matahari menjadi energi listrik.
matahari menjadi energi listrik. photovoltaic photovoltaic adalah teknologi yang berfungsiadalah teknologi yang berfungsi untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik secara langsung. PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut
secara langsung. PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul.modul. Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak sel surya yang bisa disusun Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak sel surya yang bisa disusun secara seri maupun paralel. Sedangkan yang dimaksud dengan surya adalah secara seri maupun paralel. Sedangkan yang dimaksud dengan surya adalah sebuah elemen semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya sebuah elemen semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya menjadi energi listrik atas dasar efek fotovoltaik.
menjadi energi listrik atas dasar efek fotovoltaik. SolarcellSolarcell mulai popularmulai popular akhir-akhir ini, selain mulai menipisnya cadangan enegi fosil dan isu global akhir-akhir ini, selain mulai menipisnya cadangan enegi fosil dan isu global warming. energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi warming. energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi (matahari) bisa didapatkan secara gratis.
(matahari) bisa didapatkan secara gratis. Solar cell dapat dilihat pada
Solar cell dapat dilihat pada Gambar 2.1Gambar 2.1
Gambar 2.1.Skema solarcell.
Gambar 2.1.Skema solarcell. (Sumber (Sumber : : http://trebuchet- http://trebuchet-magazine.com/wp-ntent/uploads/2013/02/solar-cells.jpg)
Sebelumnya pernah dilakukan penelitian semikondukor dengan metode
Sebelumnya pernah dilakukan penelitian semikondukor dengan metode yang samayang sama namun hanya dapat menghasilkan arus maksimal 50 mA. Melalui penelitian sederhana ini namun hanya dapat menghasilkan arus maksimal 50 mA. Melalui penelitian sederhana ini kami melakukan penelitian lanjutan dengan mengembangkan rangkaian seri dan pararel kami melakukan penelitian lanjutan dengan mengembangkan rangkaian seri dan pararel dan variasi terhadap jarak antar tembaga hingga dapat mengetahui peluang pemanfaatan dan variasi terhadap jarak antar tembaga hingga dapat mengetahui peluang pemanfaatan solarcell
solarcelltembaga ini.tembaga ini.
2.2. Prinsip dasar teknologi solarcell (Photovoltaic) dari
2.2. Prinsip dasar teknologi solarcell (Photovoltaic) dari bahan silicon.bahan silicon. Solar cell
Solar cell merupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat menghasilkanmerupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan energi listrik terjadi jika listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan energi listrik terjadi jika pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam Kristal semikonduktor pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam Kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energy. Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan ketika diberikan sejumlah energy. Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah Kristal silicon (Ady Iswanto : 2008
sebagai sel surya adalah Kristal silicon (Ady Iswanto : 2008
Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Cara Kerja Solar Cell.Cara Kerja Solar Cell. (Sumber
(Sumber : : http://energisuryahttp://energisurya.files.wordpress.com/2007/solar.files.wordpress.com/2007/solar-cell.jpg.-cell.jpg. Diakses : 23-04-2013. Jam : 14:10 WIB)
2.2.1. Semikondukt
2.2.1. Semikonduktor Tipe P dan or Tipe P dan Tipe N.Tipe N.
Gambar 2.2.
Gambar 2.2.Semikonduktor Tipe-P (Kiri) dan Tipe-N (Kanan).Semikonduktor Tipe-P (Kiri) dan Tipe-N (Kanan). (Sumber : Ady Iswanto, Staf Divisi Riset 102FM ITB, 2008) (Sumber : Ady Iswanto, Staf Divisi Riset 102FM ITB, 2008)
Ketika suatu Kristal silikon ditambahkandengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, Ketika suatu Kristal silikon ditambahkandengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom-atom silicon yang maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom-atom silicon yang mengakibatkan munculnya electron bebas pada material campuran tersebut. Elektron mengakibatkan munculnya electron bebas pada material campuran tersebut. Elektron bebas tersebut berasal dari
bebas tersebut berasal dari kelebihan elektron yang dimiliki oleh arsen kelebihan elektron yang dimiliki oleh arsen terhadap linkunganterhadap linkungan sekitarnya, dalam hal ini adalah silicon.
sekitarnya, dalam hal ini adalah silicon.
Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-n. Hal yang Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-n. Hal yang sebaliknya terjadi jika Kristal silicon ditambahkan oleh insur golongan ketiga, misalnya sebaliknya terjadi jika Kristal silicon ditambahkan oleh insur golongan ketiga, misalnya boron, maka kurangnya electron valensi boron dibandingkan dengan silicon boron, maka kurangnya electron valensi boron dibandingkan dengan silicon mengakibatkan munculnya hole yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut. mengakibatkan munculnya hole yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut. Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-p. Adanya tambahan pembawa muatan Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-p. Adanya tambahan pembawa muatan tersebut mengakibatkan semikonduktor ini akan lebih banyak menghasilkan pembawa tersebut mengakibatkan semikonduktor ini akan lebih banyak menghasilkan pembawa muatan ketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n muatan ketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n
m
Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari tipe-p menuju tipe-n dan difusi electron dari tipe-n menuju tipe-p. Difusi tersebut akan tipe-p menuju tipe-n dan difusi electron dari tipe-n menuju tipe-p. Difusi tersebut akan meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe-n dan daerah lebih negative pada meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe-n dan daerah lebih negative pada batas tipe-p. Adanya perbedaan muatan pada sambungan p-n disebut dengan daerah batas tipe-p. Adanya perbedaan muatan pada sambungan p-n disebut dengan daerah deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju difusi selanjutnya. Medan listrik tersebut mengakibatkan munculnya arus drift. Arus drift difusi selanjutnya. Medan listrik tersebut mengakibatkan munculnya arus drift. Arus drift yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medan listrik. Namun arus ini terimbangi yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medan listrik. Namun arus ini terimbangi oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus listrik yang mengalir pada oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus listrik yang mengalir pada semikonduktor sambungan p-n tersebut (Ady Iswanto : 2008).
semikonduktor sambungan p-n tersebut (Ady Iswanto : 2008).
Sebagaimana yang kita ketahui bersama, electron adalah partikel bermuatan yang Sebagaimana yang kita ketahui bersama, electron adalah partikel bermuatan yang mampu dipengaruhi oleh medan listrik. kehadiran medan listrik pada electron dapat mampu dipengaruhi oleh medan listrik. kehadiran medan listrik pada electron dapat mengakibatkan electron bergerak. Hal inilah yang dilakukan pada solar cell sambungan mengakibatkan electron bergerak. Hal inilah yang dilakukan pada solar cell sambungan p-n, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan p-n agar electron dapat n, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan p-n agar electron dapat mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut.
mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut.
Ketika junction disinari, photon yang mempunyai 5lectr sama atau lebih besar dari Ketika junction disinari, photon yang mempunyai 5lectr sama atau lebih besar dari lebar pita 5lectr5lectron tersebut akan menyebabkan eksitasi electron dari pita valensi ke lebar pita 5lectr5lectron tersebut akan menyebabkan eksitasi electron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapat pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan 5lectron-hole. Apabila bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan 5lectron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pa
ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka 5lectron da terminal sel surya, maka 5lectron dari area-n akan kembali kedari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir.
area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. (Sumber :
(Sumber : http://energisurya.files.wordpress.comhttp://energisurya.files.wordpress.com))
2.3. Prinsip dasar
2.3. Prinsip dasar solarcell (Photovoltaic) solarcell (Photovoltaic)dari bahan tembaga.dari bahan tembaga. Photovoltaic
Photovoltaic berdasarkan bentuk dibagi dua, yaituberdasarkan bentuk dibagi dua, yaitu photovoltai photovoltaic padat danc padat dan photovoltaic
photovoltaic cair. Photovoltaic cair prinsip kerjanya hampir sama dengan prinsipcair. Photovoltaic cair prinsip kerjanya hampir sama dengan prinsip elektrovolta, namun perbedaanya tidak adanya reaksi oksidasi dan reduksi secara elektrovolta, namun perbedaanya tidak adanya reaksi oksidasi dan reduksi secara bersamaan (redoks) yang terjadi melainkan terjadinya pelepasan elektron saat terjadi bersamaan (redoks) yang terjadi melainkan terjadinya pelepasan elektron saat terjadi penyinaran oleh cahaya matahari dari pita valensi (keadaan dasar) ke pita konduksi ( penyinaran oleh cahaya matahari dari pita valensi (keadaan dasar) ke pita konduksi ( keadaan elektron bebas) yang mengakibatkan terjadinya perbedaan potensial dan keadaan elektron bebas) yang mengakibatkan terjadinya perbedaan potensial dan
akhirnya menimbulkan arus.Pada solarcell cair dari bahan tembaga terdapat dua buah akhirnya menimbulkan arus.Pada solarcell cair dari bahan tembaga terdapat dua buah tembaga yaitu tembaga konduktor dan tembaga semikonduktor. Tembaga semikonduktor tembaga yaitu tembaga konduktor dan tembaga semikonduktor. Tembaga semikonduktor akan menghasilkan muatan elektron negatif jika terkena cahaya matahari, sedangkan akan menghasilkan muatan elektron negatif jika terkena cahaya matahari, sedangkan tembaga konduktor akan menghasilkan muatan elektron
tembaga konduktor akan menghasilkan muatan elektron positif. Karena adanya perbedaanpositif. Karena adanya perbedaan potensial akhinya akan menimbulkan arus.
potensial akhinya akan menimbulkan arus.
2.5.1. Sifat fisik Tembaga. 2.5.1. Sifat fisik Tembaga.
Pembuatan tembaga dilakukan dalam beberapa tahap. Tembaga terikat secara kimia Pembuatan tembaga dilakukan dalam beberapa tahap. Tembaga terikat secara kimia di dalam bijih pada bahan yang disebut batu gang. Untuk mengumpulkan bijih-bijh itu di dalam bijih pada bahan yang disebut batu gang. Untuk mengumpulkan bijih-bijh itu biasanya dilakukan dengan membersihkannya dalam cairan berbuih, di mana di situ biasanya dilakukan dengan membersihkannya dalam cairan berbuih, di mana di situ ditiupkan udara. Ikatan tembaga dari bijih yang digiling
ditiupkan udara. Ikatan tembaga dari bijih yang digiling sampai halus dicampur dengan airsampai halus dicampur dengan air dan zat-zat kimia sehingga menjadi pulp (bubur) pada suatu bejana silinder. Sifat fisik dan zat-zat kimia sehingga menjadi pulp (bubur) pada suatu bejana silinder. Sifat fisik tembaga bisa dilihat sebagai berikut :
tembaga bisa dilihat sebagai berikut : 1. Nomor atom : 29. 1. Nomor atom : 29. 2. Berat atom : 63,546. 2. Berat atom : 63,546. 3. Titik lebur : 1.0830C. 3. Titik lebur : 1.0830C. 4. Titik didih : 2.5670C. 4. Titik didih : 2.5670C.
5. Kekuatan Tarik : Mendekati 19.000 psi. 5. Kekuatan Tarik : Mendekati 19.000 psi.
2.5.2. Semikonduktor dari Tembaga (Cu). 2.5.2. Semikonduktor dari Tembaga (Cu).
Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada diantara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada diantara isolator dan konduktor. Sebuah semikonduktor bersifat sebagai isolator pada temperature yang sangat rendah, namun pada temperature ruangan bersifat sebagai temperature yang sangat rendah, namun pada temperature ruangan bersifat sebagai konduktor. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silicon, germanium dan konduktor. Bahan semikonduktor yang sering digunakan adalah silicon, germanium dan gallium arsenide.
gallium arsenide.
Solar cell
Solar cell merupakan pembangkimerupakan pembangkit listrik t listrik yang mampu mengkonversi sinar matahariyang mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik. E
menjadi arus listrik. Energi matahari sesungguhnya merupakan sumber energi yang palingnergi matahari sesungguhnya merupakan sumber energi yang paling menjanjikan mengingat sifatnya yang berkelanjutan (
sangat besar. Matahari merupakan sumber energi yang diharapkan dapat mengatasi sangat besar. Matahari merupakan sumber energi yang diharapkan dapat mengatasi permasalahan kebutuhan energi masa depan
permasalahan kebutuhan energi masa depan setelah berbagai sumber energi setelah berbagai sumber energi konvensionalkonvensional berkurang jumlahnya serta tidak ramah terhadap lingkungan. Total kebu
berkurang jumlahnya serta tidak ramah terhadap lingkungan. Total kebu tuhan energi yangtuhan energi yang berjumlah 10 TW tersebut setara dengan 3 x 10
berjumlah 10 TW tersebut setara dengan 3 x 102020 J setiap tahunnya. J setiap tahunnya.
Sementara total energi matahari yang sampai di permukaan bumi adalah 2,6 x 10
Sementara total energi matahari yang sampai di permukaan bumi adalah 2,6 x 102424 Joule Joule
setiap tahunnya. Sebagai perbandingan, energi yang bisa dikonversi melalui proses setiap tahunnya. Sebagai perbandingan, energi yang bisa dikonversi melalui proses fotosintesis di seluruh permukaan bumi mencapai 2,8 x 10
fotosintesis di seluruh permukaan bumi mencapai 2,8 x 102121 J setiap tahunnya. Jika kita J setiap tahunnya. Jika kita
lihat jumlah energi yang
lihat jumlah energi yang dibutuhkan dan dibandingkan dengan energi matahari yang tiba didibutuhkan dan dibandingkan dengan energi matahari yang tiba di permukaan bumi, maka sebenarnya dengan menutup 0,05% luas permukaan bumi (total permukaan bumi, maka sebenarnya dengan menutup 0,05% luas permukaan bumi (total luas permukaan bumi adalah 5,1 x 108
luas permukaan bumi adalah 5,1 x 108 km2) dengan solar cell yang memiliki efisiensi km2) dengan solar cell yang memiliki efisiensi 20%,20%, seluruh kebutuhan energi yang ada di bumi sudah dapat terpenuhi. seluruh kebutuhan energi yang ada di bumi sudah dapat terpenuhi.
Kondisi Solar Cell Saat Ini Kondisi Solar Cell Saat Ini
Jumlah energi yang begitu besar
Jumlah energi yang begitu besar yang dihasilkan dari sinar matahari, membuat solaryang dihasilkan dari sinar matahari, membuat solar cell menjadi alternatif sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan. Solar cell juga cell menjadi alternatif sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan. Solar cell juga memiliki kelebihan menjadi sumber energi yang praktis mengingat tidak membutuhkan memiliki kelebihan menjadi sumber energi yang praktis mengingat tidak membutuhkan transmisi karena dapat dipasang secara modular di setiap lokasi yang membutuhkan. transmisi karena dapat dipasang secara modular di setiap lokasi yang membutuhkan.
Solar cell tidak memiliki ekses suara seperti pada pembangkit tenaga angin serta Solar cell tidak memiliki ekses suara seperti pada pembangkit tenaga angin serta dapat dipasang pada hampir seluruh daerah karena hampir setiap lokasi di belahan dunia dapat dipasang pada hampir seluruh daerah karena hampir setiap lokasi di belahan dunia ini menerima sinar matahari. Bandingkan dengan pembangkit air (hydro) yang dapat ini menerima sinar matahari. Bandingkan dengan pembangkit air (hydro) yang dapat dipasang hanya pada daerah-daerah dengana aliran air tertentu. Dengan berbagai dipasang hanya pada daerah-daerah dengana aliran air tertentu. Dengan berbagai keunggulan ini maka tidak
keunggulan ini maka tidak heran jika negara-negara maju berlomba heran jika negara-negara maju berlomba mengembangkamengembangkan solarn solar cell agar dapat dihasilkan teknologi pembuatan solar cell yang berharga eknomis. cell agar dapat dihasilkan teknologi pembuatan solar cell yang berharga eknomis.
Hingga saat ini total energi listrik yang dibangkitkan dengan solar cell di seluruh Hingga saat ini total energi listrik yang dibangkitkan dengan solar cell di seluruh dunia baru mencapai sekitar 12 GW (bandingkan dengan total penggunaan listrik dunia dunia baru mencapai sekitar 12 GW (bandingkan dengan total penggunaan listrik dunia sebesar 10 TW). Dari 12 GW tersebut Jerman merupakan negara terbesar yang telah sebesar 10 TW). Dari 12 GW tersebut Jerman merupakan negara terbesar yang telah menginstall solar cell nya yaitu sebesar hampir 5 GW. Meskipun begitu setiap tahunnya menginstall solar cell nya yaitu sebesar hampir 5 GW. Meskipun begitu setiap tahunnya
terjadi peningkatan produk
terjadi peningkatan produksi solar cell si solar cell dimana pada tahun 2008 total produksi solar cell dimana pada tahun 2008 total produksi solar cell didi seluruh dunia telah mencapai angka 6,22 GW.
seluruh dunia telah mencapai angka 6,22 GW.
Nilai produksi yang terus meningkat ini juga terus diikuti dengan upaya untuk Nilai produksi yang terus meningkat ini juga terus diikuti dengan upaya untuk menurunkan harga solar modul per Watt peaknya. Saat ini harga listrik yang dihasilkan menurunkan harga solar modul per Watt peaknya. Saat ini harga listrik yang dihasilkan oleh solar cell sebesar 50 sen $ setiap kWh yang relatif masih sangat tinggi jika oleh solar cell sebesar 50 sen $ setiap kWh yang relatif masih sangat tinggi jika dibandingkan dengan pembangkitan dari sumber lainya seperti dari pembangkit termal dibandingkan dengan pembangkitan dari sumber lainya seperti dari pembangkit termal yang hanya sebesar 8 sen $ untuk setiap kWh nya. Berbagai teknologi telah dikembangkan yang hanya sebesar 8 sen $ untuk setiap kWh nya. Berbagai teknologi telah dikembangkan dalam proses pembuatan solar cell untuk menurunkan harga produksi agar lebih dalam proses pembuatan solar cell untuk menurunkan harga produksi agar lebih ekonomis. Jenis-jenis solar cell pun saat ini telah berkembang tidak hanya berbasis pada ekonomis. Jenis-jenis solar cell pun saat ini telah berkembang tidak hanya berbasis pada kristal semikonduktor silikon tetapi berbagai jenis tipe dari mulai lapisan tipis, organic, kristal semikonduktor silikon tetapi berbagai jenis tipe dari mulai lapisan tipis, organic, lapisan single dan multi junction hingga yang terbaru jenis
lapisan single dan multi junction hingga yang terbaru jenis dye sensitized solar cell dye sensitized solar cell ..
Jenis Solar Cell Jenis Solar Cell
Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905. Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan kecepatan c dan panjang 1905. Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan kecepatan c dan panjang gelombang ? dirumuskan dengan persamaan:E = h.c/ ?
gelombang ? dirumuskan dengan persamaan:E = h.c/ ? Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10
Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10-34-34 J.s) J.s)
c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 10
c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 1088 m/s). m/s).
Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu
energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu . Dengan. Dengan menggunakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan menggunakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n,
terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah menjadicahaya yang datang akan mampu dirubah menjadi energi listrik.
energi listrik.
Hingga saat ini terdapat beberapa jenis solar sel yang berhasil dikembangkan oleh Hingga saat ini terdapat beberapa jenis solar sel yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti untuk mendapatkan divais solar sel yang memiliki efisiensi yang tinggi atau para peneliti untuk mendapatkan divais solar sel yang memiliki efisiensi yang tinggi atau untuk mendapatkan divais solar sel yang murah dan mudah dalam pembuatannya. untuk mendapatkan divais solar sel yang murah dan mudah dalam pembuatannya.
Tipe pertama
Tipe pertama yang berhasil dikembangkan adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal yang berhasil dikembangkan adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal. Tipe ini dalam perkembangannya mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tunggal. Tipe ini dalam perkembangannya mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi. Masalah terbesar yang dihadapi dalam pengembangan silikon kristal tunggal untuk tinggi. Masalah terbesar yang dihadapi dalam pengembangan silikon kristal tunggal untuk dapat diproduksi secara komersial adalah harga yang sangat tinggi sehingga membuat dapat diproduksi secara komersial adalah harga yang sangat tinggi sehingga membuat solar sel panel yang dihasilkan menjadi tidak efisien sebagai sumber energi alternatif. solar sel panel yang dihasilkan menjadi tidak efisien sebagai sumber energi alternatif. Sebagian besar silikon kristal tunggal komersial memiliki efisiensi pada kisaran 16-17%, Sebagian besar silikon kristal tunggal komersial memiliki efisiensi pada kisaran 16-17%, bahkan silikon solar sel hasil produksi SunPower memiliki efisiensi hingga bahkan silikon solar sel hasil produksi SunPower memiliki efisiensi hingga 20%[www.sunpowercorp.com]. Bersama perusahaan Shell Solar, SunPower menjadi 20%[www.sunpowercorp.com]. Bersama perusahaan Shell Solar, SunPower menjadi perusahaan yang menguasai pasar silikon kristal tunggal untuk solar sel. perusahaan yang menguasai pasar silikon kristal tunggal untuk solar sel.
Jenis
Jenis solar solar sel sel yang yang keduakedua adalah tipe wafer silikon poli kristal. Saat ini, hampir sebagian adalah tipe wafer silikon poli kristal. Saat ini, hampir sebagian besar panel solar sel yang beredar di pasar komersial berasal dari screen printing jenis besar panel solar sel yang beredar di pasar komersial berasal dari screen printing jenis silikon poli cristal ini. Wafer silikon poli kristal dibuat dengan cara membuat lapisan silikon poli cristal ini. Wafer silikon poli kristal dibuat dengan cara membuat lapisan lapisan tipis dari batang silikon dengan metode wire-sawing. Masing-masing lapisan lapisan tipis dari batang silikon dengan metode wire-sawing. Masing-masing lapisan memiliki ketebalan sekitar 250?50 micrometer. Jenis solar sel tipe ini memiliki harga memiliki ketebalan sekitar 250?50 micrometer. Jenis solar sel tipe ini memiliki harga pembuatan yang lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika pembuatan yang lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal. Perusahaan yang aktif memproduksi tipe dibandingkan dengan silikon kristal tunggal. Perusahaan yang aktif memproduksi tipe solar sel ini adalah GT Solar, BP, Sharp, dan Kyocera Solar. Divais solar sel ini dalam solar sel ini adalah GT Solar, BP, Sharp, dan Kyocera Solar. Divais solar sel ini dalam perkembangannya telah mampu mencapai usia aktif mencapai 25 tahun perkembangannya telah mampu mencapai usia aktif mencapai 25 tahun
Penelitian agar harga solar sel menjadi lebih murah selanjutnya memunculkan Penelitian agar harga solar sel menjadi lebih murah selanjutnya memunculkan generasi
generasi ketiga ketiga dari dari jenis solar jenis solar sel sel ini ini yaitu yaitu tipe tipe solar solar sel sel polimer polimer atau atau disebut disebut juga juga dengandengan solar sel organik dan tipe solar sel foto elektrokimia.
solar sel organik dan tipe solar sel foto elektrokimia. Solar sel organik dibuat dari bahan Solar sel organik dibuat dari bahan semikonduktor organik seperti polyphenylene vinylene dan fullerene. pada solar sel semikonduktor organik seperti polyphenylene vinylene dan fullerene. pada solar sel generasi ketiga ini photon yang datang tidak harus menghasilkan pasangan muatan generasi ketiga ini photon yang datang tidak harus menghasilkan pasangan muatan tersebut melainkan membangkitkan exciton. Exciton inilah yang kemudian berdifusi pada tersebut melainkan membangkitkan exciton. Exciton inilah yang kemudian berdifusi pada dua permukaan bahan konduktor (yang biasanya di rekatkan dengan organik dua permukaan bahan konduktor (yang biasanya di rekatkan dengan organik semikonduktor berada di antara dua keping konduktor) untuk menghasilkan pasangan semikonduktor berada di antara dua keping konduktor) untuk menghasilkan pasangan muatan dan akhirnya menghasilkan efek arus foto (photocurrent). Meskipun solar sel muatan dan akhirnya menghasilkan efek arus foto (photocurrent). Meskipun solar sel generasi ketiga ini masih memiliki masalah besar dalam hal efisiensi dan usia aktif sel yang generasi ketiga ini masih memiliki masalah besar dalam hal efisiensi dan usia aktif sel yang
masih terlalu singkat, solar sel jenis ini akan mampu memberi pengaruh besar dalam masih terlalu singkat, solar sel jenis ini akan mampu memberi pengaruh besar dalam sepuluh tahun ke depan mengingat hargan dan proses pembuatannya yang sangat murah. sepuluh tahun ke depan mengingat hargan dan proses pembuatannya yang sangat murah.
Konversi Energi pada Solar Cell Konversi Energi pada Solar Cell Secara sederhana solar cell
Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p danterdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (
n ( p-n junction semiconductor ) p-n junction semiconductor ) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliranyang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik.
electron, aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik.
Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipu demikian, masimg-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari meskipu demikian, masimg-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap yang secara spectrum. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari. sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari. Lebih detail lagi sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa Lebih detail lagi sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel ( absorber ),
permukaaan bahan solar sel ( absorber ), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkaakan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitun begitu saja dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari saja dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan untuk band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan elektron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. mengeluarkan elektron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik.
Untuk membebaskan elektron dari ikatan kovalennya, energi foton ( hc/v ) harus sedikit Untuk membebaskan elektron dari ikatan kovalennya, energi foton ( hc/v ) harus sedikit lebih besar atau diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada lebih besar atau diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus sel. Efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan rekombinasi bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan rekombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.
serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.
Untuk mendapatkan daya yang cukup besar diperlukan banyak sel surya. Biasanya Untuk mendapatkan daya yang cukup besar diperlukan banyak sel surya. Biasanya sel-sel surya itu sudah disusun sehingga berbentuk panel, dan dinamakan panel sel-sel surya itu sudah disusun sehingga berbentuk panel, dan dinamakan panel photovoltaic (PV). PV sebagai sumber daya listrik pertama kali digunakan di satelit. photovoltaic (PV). PV sebagai sumber daya listrik pertama kali digunakan di satelit. Kemudian dipikirkan pula PV sebagai sumber energi untuk mobil, sehingga ada mobil Kemudian dipikirkan pula PV sebagai sumber energi untuk mobil, sehingga ada mobil listrik surya. Sekarang, di luar negeri, PV sudah mulai digunakan sebagai atap atau dinding listrik surya. Sekarang, di luar negeri, PV sudah mulai digunakan sebagai atap atau dinding
rumah. Bahkan Sanyo sudah membuat PV yang semi transparan sehingga dapat digunakan rumah. Bahkan Sanyo sudah membuat PV yang semi transparan sehingga dapat digunakan sebagai pengganti kaca jendela.
sebagai pengganti kaca jendela.
Lama Usia dari Solar Cell Lama Usia dari Solar Cell
Sebuah
Sebuah PV system dengan perawaPV system dengan perawatan yang baik daptan yang baik dapat bertahan hingga lebih daat bertahan hingga lebih dari 20ri 20 tahun. Sebenarnya dengan kondisi dimana sistem solar cell tidak dipindah-pindah dan tahun. Sebenarnya dengan kondisi dimana sistem solar cell tidak dipindah-pindah dan terinterkoneksi langsung pada alat listrik, modul solar
terinterkoneksi langsung pada alat listrik, modul solar cell yang melalui cell yang melalui fabrikasi yang baikfabrikasi yang baik mampu bertahan hingga 30 tahun. Cara terbaik agar sistem solar cell dapat bertahan lama mampu bertahan hingga 30 tahun. Cara terbaik agar sistem solar cell dapat bertahan lama serta tetap stabil performansinya (efisiensinya) adalah dengan melakukan pemasangan serta tetap stabil performansinya (efisiensinya) adalah dengan melakukan pemasangan dan perawatan yang sesuai serta dalam waktu yang teratur.
dan perawatan yang sesuai serta dalam waktu yang teratur.
Berbagai kasus dalam permasalahan solar cell yang paling banyak dijumpai adalah Berbagai kasus dalam permasalahan solar cell yang paling banyak dijumpai adalah dikarenakan buruknya cara pemasangan serta tidak rapinya proses instalasi. Kasus yang dikarenakan buruknya cara pemasangan serta tidak rapinya proses instalasi. Kasus yang sering dijumpai tersebut antara lain seperti koneksi yang tidak baik, ukuran kabel yang sering dijumpai tersebut antara lain seperti koneksi yang tidak baik, ukuran kabel yang tidak tepat, ataupun komponen yang tidak sesuai untuk
tidak tepat, ataupun komponen yang tidak sesuai untuk aliran DC. Selain itu aliran DC. Selain itu juga kesalahanjuga kesalahan sering terjadi pada tidak seimbangnya sistem (balance of
sering terjadi pada tidak seimbangnya sistem (balance of system , system , BOS) bagian-bagian yangBOS) bagian-bagian yang dipasang yaitu kontroler, inverter, serta
dipasang yaitu kontroler, inverter, serta proteksi komponen.proteksi komponen.
Batere dapat lebih cepat rusak jika diberi beban kerja diluar batas spesifikasinya. Batere dapat lebih cepat rusak jika diberi beban kerja diluar batas spesifikasinya. Pada sistem sel surya, batere digunakan dan diberi muatan secara perlahan-lahan bahkan Pada sistem sel surya, batere digunakan dan diberi muatan secara perlahan-lahan bahkan hingga periode beberapa hari bahkan sati minggu. Kondisi ini berbeda dengan cara kerja hingga periode beberapa hari bahkan sati minggu. Kondisi ini berbeda dengan cara kerja batere yang umumnya langsung diisi segera setelah digunakan, yang menyebabkan batere batere yang umumnya langsung diisi segera setelah digunakan, yang menyebabkan batere pada sistem solar cell dapat lebih cepat rusak jika tidak menggunakan tipe batere yang pada sistem solar cell dapat lebih cepat rusak jika tidak menggunakan tipe batere yang sesuai dengan karakteristik ini.
sesuai dengan karakteristik ini.
Sistem Pembangkit Listrik Solar Cell Sistem Pembangkit Listrik Solar Cell
Solar cell merupakan pembangk
Solar cell merupakan pembangkit it yang tidak hanya terdiri dari sistem konversi daryang tidak hanya terdiri dari sistem konversi darii photon sinar matahari menjadi arus listrik atau yang diebut sebagai modul photo voltaik. photon sinar matahari menjadi arus listrik atau yang diebut sebagai modul photo voltaik. Perlu ada sistem pendukung yang berfungsi menyimpan energi listrik yang dibangkitkan Perlu ada sistem pendukung yang berfungsi menyimpan energi listrik yang dibangkitkan agar keluarannya dapat lebih stabil dapat digunakan saat tidak ada sinar matahari atau agar keluarannya dapat lebih stabil dapat digunakan saat tidak ada sinar matahari atau pada saat malam ha
pada saat malam hari. serta ri. serta Satu unit sistem pembanSatu unit sistem pembangkit listrik solar cell terdiri dagkit listrik solar cell terdiri dariri beberapa komponen antara lain adalah:
1.
1. Modul sel surya atau disebut juga panel Photo Voltaik (Panel PV). Modul sel suryaModul sel surya atau disebut juga panel Photo Voltaik (Panel PV). Modul sel surya terdiri dari beberapa jenis ada yang berkapasitas 20 Wp, 30 Wp, 50 Wp, 100 Wp. terdiri dari beberapa jenis ada yang berkapasitas 20 Wp, 30 Wp, 50 Wp, 100 Wp. Modul PV dilihat dari jenisnya dapat berjenis mono kristal, poli kristal, atau Modul PV dilihat dari jenisnya dapat berjenis mono kristal, poli kristal, atau amorphous.
amorphous. 2.
2. Penyimpan energi listrik atau dikenal dengan Aki ( battery ) yang bebas perawatan.Penyimpan energi listrik atau dikenal dengan Aki ( battery ) yang bebas perawatan. Batere biasanya dapat bertahan 2-3 tahun. Kapasitas batere disesuaikan dengan Batere biasanya dapat bertahan 2-3 tahun. Kapasitas batere disesuaikan dengan kapasitas modul dan besar daya
kapasitas modul dan besar daya penggunaan listrik yang diinginkan.penggunaan listrik yang diinginkan. 3.
3. Pengatur pengisian muatan batere atau disebut dengan kontroler pengisian (solarPengatur pengisian muatan batere atau disebut dengan kontroler pengisian (solar charge controller). Komponen ini berfungsi untuk mengatur besarnya arus listrik charge controller). Komponen ini berfungsi untuk mengatur besarnya arus listrik yang dihasilkan oleh modul PV
yang dihasilkan oleh modul PV agar penyimpanan ke batere sesuai agar penyimpanan ke batere sesuai dengan kapasitasdengan kapasitas batere.
batere. 4.
4. Inverter, merupakan modul untuk mengkonversi listrik searah (dc) menjadi listrikInverter, merupakan modul untuk mengkonversi listrik searah (dc) menjadi listrik bolak-balik (ac). Komponen ini digunakan ketika penggunaan listrik yang diinginkan bolak-balik (ac). Komponen ini digunakan ketika penggunaan listrik yang diinginkan adalah bolak-balik (ac). Meskipun begitu saat ini sudah banyak terdapat alat-alat adalah bolak-balik (ac). Meskipun begitu saat ini sudah banyak terdapat alat-alat elektronik maupun lampu penerang yang menggunakan tipe arus searah sehingga elektronik maupun lampu penerang yang menggunakan tipe arus searah sehingga beberapa sistem solar cell tidak membutuhkan inverter ini.
beberapa sistem solar cell tidak membutuhkan inverter ini. 5.
5. Kabel (wiring), yang merupakan komponen standar sebagai penghubung tempatKabel (wiring), yang merupakan komponen standar sebagai penghubung tempat mengalirka
mengalirkan arus n arus listrik.listrik. 6.
6. Mounting hardware atau framework, yang merupakan pendukung untukMounting hardware atau framework, yang merupakan pendukung untuk menempatkan atau mengatur posisi solar panel agar dapat menerima sinar menempatkan atau mengatur posisi solar panel agar dapat menerima sinar matahari dengan baik. Biasanya framework digunakan untuk menempatkan solar matahari dengan baik. Biasanya framework digunakan untuk menempatkan solar panel pada posisi yang lebih
BAB III BAB III KESIMPULAN KESIMPULAN
Pertumbuhan teknologi sel surya di dunia memang menunjukkan harapan akan Pertumbuhan teknologi sel surya di dunia memang menunjukkan harapan akan solar sel yang murah dengan memiliki efisiensi yang tinggi. Sayangnya sangat sedikit solar sel yang murah dengan memiliki efisiensi yang tinggi. Sayangnya sangat sedikit peneliti di Indonesia yang terlibat dengan hiruk pikuk perkembangan tentang teknologi sel peneliti di Indonesia yang terlibat dengan hiruk pikuk perkembangan tentang teknologi sel surya ini. Sudah seharusnya pemerintah secara jeli melihat potensi masa depan Indonesia surya ini. Sudah seharusnya pemerintah secara jeli melihat potensi masa depan Indonesia yang kaya akan sinar matahari ini dengan mendorong secara nyata penelitian dan yang kaya akan sinar matahari ini dengan mendorong secara nyata penelitian dan pengembangan industri di bidang energi surya
REFERENSI
REFERENSI
M. Matsumura, Utilization of Solar Cell, Lecture
M. Matsumura, Utilization of Solar Cell, Lecture Notes Research Center for Notes Research Center for Solar EnergySolar Energy Chemistry, Osaka University 2009.
Chemistry, Osaka University 2009.
Smestad, Greg P. , Optoelectronics of Solar Cells.
Smestad, Greg P. , Optoelectronics of Solar Cells. SPIE Press: Washington 2002.SPIE Press: Washington 2002. K. West, Solar Cell Beyond Silicon, Riso
K. West, Solar Cell Beyond Silicon, Riso International Energy ConfrInternational Energy Confrence, 2003.ence, 2003. M. Gratzel, Nature 414 (2001) 338.
M. Gratzel, Nature 414 (2001) 338.
S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices 2nd edition, Chapter 14, John Wiley and Sons S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices 2nd edition, Chapter 14, John Wiley and Sons 1981.
1981.
Wikipedia encyclopedia, Solar
Wikipedia encyclopedia, Solar cell, 2005 cell, 2005 (http://en.wikipedia(http://en.wikipedia.org/wiki/sola.org/wiki/solar_cell)r_cell) C. J. Brabec, N.S. Sariciftci, J.C. Hummelen, Advanced Functional Materials, 11 (2001) 15. C. J. Brabec, N.S. Sariciftci, J.C. Hummelen, Advanced Functional Materials, 11 (2001) 15. B.A. Gregg, J. Phys. Chem. B 107 (2003) 4688.
B.A. Gregg, J. Phys. Chem. B 107 (2003) 4688.
Brian Yuliarto, Serba-serbi Energi, Penerbit ISTECS 2005. Brian Yuliarto, Serba-serbi Energi, Penerbit ISTECS 2005.
