BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Makalah ini

BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Makalah ini sengaja ditulis dengan gaya bahasa sehari-hari yang sangat mudah
dipahami dan dimengerti. Makalah ini disusun berdasarkan bab-bab, sehingga pembaca dapat
dimudahkan untuk mencari pokok persoalan yang telah dibaca.
Dalam penyusunan makalah ini tidak ada maksud apa-apa selain mengajak para
pembaca untuk memahami “SOLAR CELL” dan penyusunan makalah ini unutk memenuhi tugas
TE tahun ajaran 2010/2011. Semoga kita dapat memahami tentang pemanfaatan energy surya
yaitu Solar Cell.
1.2.
Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah mengetahui beberapahal tentang
PLTS.
Yakni :
a.
Memenuhi tugas TE tahun ajaran 2010/2011
b.
Mengetahui kelebihan dan kekurangan solar cell
c.
Mengetahui cara kerjanya
1.3.
Rumusan Masalah
Dalam pemanfaatan energi matahari sebagai PLTS khususnya Solar cell, ada beberapa masalah.
Akan tetapi penulis hanya membahas berdasarkan batasan masalah yang dibawah ini:
1.
Pengenalan Solar Cell
2.
Manfaat Solar cell
3.
Kelebihan solar cell
4.
Kekurangan solar cell
1.4.
Metode Penulisan
Metode yang kami gunakan dalam penyusunan makalah ini adalah dengan cara metode studi
pustaka yaitu mengambil sumber yang berkaitan dengan judul dari buku dan internet.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1.
Pengenalan Solar Cell
Sebuah sel surya (sel photovoltaic) adalah sebuah peralatan semikonduktor yang dapat
mengkonversi energi foton menjadi energi listrik.
Kebutuhan akan energi yang terus meningkat dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi
memaksa manusia untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. Negara-negara maju juga
telah bersaing dan berlomba membuat terobosan-terobosan baru untuk mencari dan menggali
serta menciptakan teknologi baru yang dapat menggantikan minyak bumi sebagai sumber energi.
Semakin menipisnya persediaan energi dan juga ketergantungan pada salah satu jenis energi
dimana hingga saat ini pemakaian bahan bakar minyak sangat besar sekali dan hampir semua
sektor kehidupan menggunakan bahan bakar ini, sementara itu bahan bakar minyak merupakan
komoditi ekspor yang dominan untuk pendapatan negara.
Dalam upaya pencarian sumber energi baru sebaiknya memenuhi syarat yaitu menghasilkan
jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan tidak berdampak negatif terhadap
lingkungan. Oleh karena itu pencarian tersebut diarahkan pada pemanfaatan energi matahari baik
secara langsung maupun tidak langsung dengan menggunakan panel sel surya yang dapat
merubah energi matahari menjadi energi listrik yang dinamakan solar cell.
Solar cell merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa sel dan beragam jenis. Penggunaan
solar cell ini telah banyak di gunakan di negara-negara berkembang dan negara maju dimana
pemanfaatannya tidak hanya pada lingkup kecil tetapi sudah banyak digunakan untuk keperluan
industri sehingga energi matahari dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif.
Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan energi lain. Keuntungan
yang dapat diperoleh adalah jumlahnya cukup besar, kontinyu, tidak menimbulkan polusi,
terdapat dimana-mana dan tidak mengeluarkan biaya.
a.
Klasifikasi Energi Matahari.
Solar Energy Panel dari NASA National Aeronautic and Space Administration) tahun 1997
mengklasifikasikan penggunaan energi matahari ke dalam dua sistem koleksi yaitu sistem
koleksi alamiah dan sistem koleksi teknologi. Dari pengklasifikasian diatas untuk koleksi
alamiah yaitu air, angin, bahan bakar organik dan perbedaan temperatur lautan sedangkan untuk
koleksi teknologi terdapat dua aplikasi utama dari energi matahari yaitu produksi listrik
(fotovoltaik) dan produksi panas thermal.
Fotovoltaik digunakan untuk mengkonversikan intensitas radiasi matahari menjadi energi listrik.
Energi panas dihasilkan juga dari radiasi matahari dan dapat dikumpulkan atau dipusatkan
dengan pengumpul (kolektor). Energi panas ini biasanya digunakan untuk kolektor matahari,
pompa-pompa pemanas dan lain-lain.
b.
Radiasi Surya.
Intensitas radiasi matahari akan berkurang oleh penyerapan dan pemantulan oleh atmosfer saat
sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang
gelombang pendek ( ultraviolet ) sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap sebagian
radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang ( infra merah ). Selain pengurangan
radiasi bumi langsung ( sorotan ) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan
oleh molekul-molekul gas, debu dan uap air dalam atmosfer.
2.2.
Manfaat Sloar Cell
Keuntungan dari sisi ekonomi pemanfaatan solar cell antara lain :
1.
Hemat, karena tidak perlu memerlukan bahan bakar;
2.
Dapat dipasang dimana saja dan dapat dipindahkan sesuai dengan yang dibutuhkan;
3.
Dapat diterapkan secara sentralisasi (PLTS ditetapkan di suatu area dan listrik yang
dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ketempat-tempat yang membutuhkan) maupun
desentralisasi (setiap system berdiri sendiri/individual, tidak memerlukan jaringan distribusi);
4.
Bersifat moduler. Kapasitas listrik yang dihasilkan dapat disesuaikan dengan cara
merangkai modul secara seri dan parallel;
5.
Dapat dioperasikan secara otomatis maupun menggunakan operasi;
6.
Tanpa suara dan tidak menimbulkan operasi lingkungan.
2.3.
Prinsip Kerja Solar Cell
Listrik tenaga surya memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik.
Energi matahari yang dianugerahkan Tuhan untuk kita. Alat utama untuk menangkap, perubah
dan penghasil listrik adalah Photovoltaic atau yang disebut secara umum Modul / Panel Solar
Cell.
Dengan alat tersebut sinar matahari dirubah menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron
negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran
elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi
battery / aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan.
Instalasi, untuk memasang PLTS, sebenarnya tidak terlalu susah, dapat dikerjakan
sendiri kok, komponen utama Solar Panel dipasang menghadap sinar matahari dengan intensitas
tinggi, selanjutnya hubungkan dengan Battery untuk media penyimpan energi (arus DC), untuk
pemakaian arus AC kita bisa menghubungkan dengan DC to AC Converter dan siap digunakan
untuk keperluan rumah tangga (Lampu, TV, Kulkas, dsb). Ingat besaran dayanya, jangan sampai
overload.
Sel surya dapat digunakan tanpa polusi, baik polusi udara maupun suara, dan di segala
cuaca. Sel surya juga telah lama dipakai untuk memberi tenaga bagi semua satelit yang
mengorbit bumi nyaris selama 30 tahun. Sel surya tidak memiliki bagian yang bergerak, namun
mudah dipindahkan sesuai dengan kebutuhan.
Semua keunggulan sel surya di atas disebabkan oleh karakteristik khas sel surya yang
mengubah cahaya matahari menjadi listrik secara langsung.
Proses konversi
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini dimungkinkan
karena bahan material yang menyusun sel surya berupa semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun
atas dua jenis semikonduktor; yakni jenis n dan jenis p.
Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga
kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan semikonduktor jenis p memiliki kelebihan
hole, sehingga disebut dengan p ( p = positif) karena kelebihan muatan positif. Caranya, dengan
menambahkan unsur lain ke dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis
semikonduktor tersebut.
Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk meningkatkan tingkat
konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik dan panas semikonduktor alami. Di
dalam semikonduktor alami (disebut dengan semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole
memiliki jumlah yang sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik
maupun panas dari sebuah semikoduktor.
Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si). Semikonduktor jenis p, biasanya
dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) atau Indium (In) ke
dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor
jenis n dibuat dengan menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) ke dalam Si. Dari
sini, tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak mengandung unsur
tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut dengan doping yang jumlahnya
tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat Si yang hendak di-doping.
Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk sambungan p-n atau dioda
p-n (istilah lain menyebutnya dengan sambungan metalurgi / metallurgical junction).
Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan elektron-elektron
dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan perpindahan hole dari semikonduktor p
menuju semikonduktor n. Perpindahan elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak
tertentu dari batas sambungan awal.
Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p yang mengakibatkan
jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang. Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih
bermuatan positif. Pada saat yang sama. hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang
ada pada semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini berkurang. Daerah
ini akhirnya lebih bermuatan positif.
Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region) ditandai dengan
huruf W.
Baik elektron maupun hole yang ada pada daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan
minoritas (minority charge carriers) karena keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda.
Dikarenakan adanya perbedaan muatan positif dan negatif di daerah deplesi, maka timbul
dengan sendirinya medan listrik internal E dari sisi positif ke sisi negatif, yang mencoba menarik
kembali hole ke semikonduktor p dan elektron ke semikonduktor n. Medan listrik ini cenderung
berlawanan dengan perpindahan hole maupun elektron pada awal terjadinya daerah deplesi
(nomor 1 di atas).
Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan pn berada pada titik setimbang, yakni saat di
mana jumlah hole yang berpindah dari semikonduktor p ke n dikompensasi dengan jumlah hole
yang tertarik kembali kearah semikonduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan jumlah
elektron yang berpindah dari smikonduktor n ke p, dikompensasi dengan mengalirnya kembali
elektron ke semikonduktor n akibat tarikan medan listrik E. Dengan kata lain, medan listrik E
mencegah seluruh elektron dan hole berpindah dari semikonduktor yang satu ke semiikonduktor
yang lain.
Pada sambungan p-n inilah proses konversi cahaya matahari menjadi listrik terjadi. Untuk
keperluan sel surya, semikonduktor n berada pada lapisan atas sambungan p yang menghadap
kearah datangnya cahaya matahari, dan dibuat jauh lebih tipis dari semikonduktor p, sehingga
cahaya matahari yang jatuh ke permukaan sel surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah
deplesi dan semikonduktor p.
Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari, maka elektron mendapat energi
dari cahaya matahari untuk melepaskan dirinya dari semikonduktor n, daerah deplesi maupun
semikonduktor. Terlepasnya elektron ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh
elektron yang disebut dengan fotogenerasi elektron-hole (electron-hole photogeneration) yakni,
terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat cahaya matahari.
Cahaya matahari dengan panjang gelombang (dilambangkan dengan simbol “lambda” sbgn di
gambar atas ) yang berbeda, membuat fotogenerasi pada sambungan pn berada pada bagian
sambungan pn yang berbeda pula. Spektrum merah dari cahaya matahari yang memiliki panjang
gelombang lebih panjang, mampu menembus daerah deplesi hingga terserap di semikonduktor p
yang akhirnya menghasilkan proses fotogenerasi di sana. Spektrum biru dengan panjang
gelombang yang jauh lebih pendek hanya terserap di daerah semikonduktor n.
Selanjutnya, dikarenakan pada sambungan pn terdapat medan listrik E, elektron hasil
fotogenerasi tertarik ke arah semikonduktor n, begitu pula dengan hole yang tertarik ke arah
semikonduktor p. Apabila rangkaian kabel dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka
elektron akan mengalir melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke kabel, lampu
tersebut menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus listrik ini timbul akibat
pergerakan elektron.
Pada umumnya, untuk memperkenalkan cara kerja sel surya secara umum, ilustrasi di bawah ini
menjelaskan segalanya tentang proses konversi cahaya matahari menjadi energi listrik.
2.4.
Kelebihan dari Solar cell (menggunakan Panel Surya)
Energy matahari, energy natural yang tidak akan habis dan kita dapat memakainya
dimanapun kita berada. Di saat hari yang cerah, energy matahari yang menyinari bumi
menghasilkan rata-rata 1 kw/m ² area bumi, berarti dalam 1 jam energi yang dibutuhkan di
seluruh dunia untuk 1 tahun.
Jika energy matahari dapat diserap diatas 1% dari luas permukaan bumi, maka akan
menutupi konsumsi energy listrik yang dibutuhkan untuk seluruh dunia. Permukaan bumi
disinari matahari dengan jumlah volume yang sangat besar. Teknologi panel surya telah
dikembangkan secara luas dan potensial. Setelah dikembangkan dimensi ketebalan dari panel
surya jadi semakin tipis dan tanpa menghilangkan fungsinya untuk mendapatkan energy
matahari yang efisien. Selain itu, tidak menyebabkan polusi ataupun emisi rumah kaca sehingga
dapat mengurangi pemanasan global.
Dapat dibangun di daerah terpencil karena tidak memerlukan transmisi energi maupun
transportasi sumber energy. Indonesia merupakan negara yang memiliki banyak sekali daerah
terpencilnya. Hal ini terjadi karena Indonesia terlalu besar, maka pengembangan Solar cell
untuk desa sangat bermanfaat.
2.5.
Kelemahan dari Solar cell
Beberapa kelemahan dari solar cell adalah:
1.
Pengembangan Solar cell masih butuh invenstasi besar. Beberapa komponen mulai dari
panel surya, aki, hingga lampu LED masih harus didatangkan dari lluar negeri;
2.
Sekedar pembanding, struktur biaya PLTS hingga saat ini di dominasi oleh harga panel
surya yang masih mahal. Makin besar ukuran dan kapasitas panel surya maka makin mahal juga
harga system PLTS tersebut;
3.
Tidak efisien bila dikembangkan di daerah yang berpolusi. Polusi juga menjadi faktor
yang menghambat pengembangan teknologi ini, karena dapat mengurangi intensitas cahaya yang
dapat diterima oleh panel/cell surya. Jadi dengan kata lain energi yang dihasilkan relatif kecil.
BAB III
PEMBUATAN SOLAR CELL
3.1.
Alat dan bahan
Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat solar cell ini antara lain:
1.
Sebuah lembaran tembaga berkilat;
2.
Dua buah capit buaya;
3.
Sebuah Micro ammeter yang dapat membaca arus antara 10 hingga 50 micro amper;
4.
Sebuah kompor listrik, atau kompor gas;
5.
Sebuah botol pelastik bening, dengan memotong bagian atasnya;
6.
Garam meja, kami menggunakan 2 sendok garam meja;
7.
Air Keran;
8.
Ampelas atau dapat juga menggunakan sikat kawat;
9.
Gunting (untuk memotong kawat tembaga).
3.2.
1.
Cara membuat.
Persiapkan alat dan bahan;
2.
Mencuci tangan terlebih dahulu agar tidak ada minyak atau lemak yang menempel pada
tembaga tersebut;
3.
memotong kawat tembaga seukuran dengan panel pemanas pada kompor listik;
4.
Bersihkan tembaga yang telah dipotong dengan sikat kawat atau ampelas agar tidak ada
kotoran atau hal lain yang menghalangi energy matahari yang akan diserap;
5.
Setelah tembaga bersih dan kering, tempatkan tembaga tersebut diatas kompor listrik,
kemudian bakar dengan voltase paling tinggi;
6.
aat tembaga mulai memanas Anda akan melihat pola oksidasi mulai terbentuk dengan
warna yang indah perpaduan antara warna kuning dan warna orange. Sebagian tembaga akan
lebih panas dan menampilkan warna hitam;
7.
Setelah dibakar selama 30 menit, matikan kompor. Tinggalkan tembaga diatas kompor dan
biarkan dingin. Biarkan dingin secara alami karena mendinginkan terlalu cepat akan lapisan
oksida hitam tetap akan menempel pada tembaga;
8.
Setelah tembaga di dinginkan (memakan waktu sekitar 20 menit) sebagain besar oksida
hitam akan menghilang. Cuci dan gosok perlahan dengan tangan pada air yang mengalir untuk
membersihkan butiran-butiran kecil. Cuci secara perlahan dan jangan meregangkan tembaga
karena akan merusak lapisan oksida corpus merah yang kita butuhkan untuk menghasilkan
energy;
9.
Potong lembaran tembaga lainnya seukuran dengan tembaga pertama yang telah kita bakar
tadi. Tekuk kedua potongan dengan lembut kemudian masukan ke dalam botol pelastik tanpa
menyentuh satu sama lain. Tembaga yang tadi dibakar adalah sisi yang paling baik untuk
menghadap keluar botol karena permukaannya halus dan bersih.;
10. Pasangkan 2 capit buaya, satu ke tembaga yang baru dan satu lagi ke tembaga yang telah
dibakar. Pasang ujung kabel dari plat tembaga yang bersih ke terminal positif dari meter dan
tembaga yang telah dibakar pada terminal negatif pada meter;
11. Kemudian campurkan 2 sendok garam meja kedalam air yang telah dipanaskan, aduk
hingga garam larut pada air. Masukan air garam kedalam botol dengan hati-hati, jangan sampai
membasahi capit buaya yang telah kita pasang. Air garam yang dimasukan tidak boleh
menenggelamkan seluruh plat tembaga, Anda tinggalkan minimal 1 inci tembaga yang tidak
terendam air, hal ini untuk mengurangi resiko capit buaya terkena air saat memindahkan solar
cell;
12. Dan lihatlah tenaga yang dihasilkan.
BAB IV
PENUTUP
4.1.
Kesimpulan
Solar cell mampu menyaplai listrik untuk lokasi yang belum dijangkau jaringan listrik PLN,
yakni :
1.
Potensi pemanfaatan energi surya tersebar secara merata sehingga dapat digunakan untuk
daerah yang terpencil.
2.
Listrik surya merupakan solusi yang cepat, karena proses instalasi yang relatif cepat untuk
menghasilkan listrik penerangan.
3.
Tenaga Surya merupakan energi yang sangat bersih, karena sifatnya secara fisika dapat
Meng-absorbsi UV radiasi (dari matahari), tidak menghasilkan emisi sedikitpun, tidak
menimbulkan suara berisik dan tidak memerlukan bahan bakar yang perlu dibeli setiap harinya.
4.
Sistem tenaga Surya sudah terbukti handal lebih dari 50 tahun mendukung program luar
angkasa, dimana tidak ada sumber energi lain, tidak juga juga nuklir, yang mampu bertahan
dalam keadaan extrim di luar angkasa.
5.
Panel Surya merupakan salah satu alat yang dapat memanfaatkan potensi energi radiasi
matahari sebesar 4,8 Kwh/ m2 / hari (* Data BPPT tahun 2005) yang merupakan potensial daya
yang cukup besar dan belum maksimal dimanfaatkan di Indonesia.
6.
Panel Surya mempunyai kesan modern dan futuristik, tetapi juga mempunyai kesan peduli
lingkungan dan bersih. Sangat cocok untuk dunia arsitektur modern yang memadukan unsurunsur penting tersebut.