 |
| Solar Cell |
Efek negatif listrik PLN Sering padam adalah makin cepat rusaknya alat elektronik yang kita miliki. Saatnya Memanfaatkan Pembangkit Listrik Tenaga Matahari dengan Memanfaatkan Sel Surya Sebagai Sumber Listrik Selain PLN
Panel surya / solar cell disebut juga dengan sel fotovoltaik, merupakan perangkat listrik yang merubah energi dari cahaya langsung menjadi listrik oleh efek fotovoltaik. Fungsi sel surya adalah menangkap energi dari sinar matahari, yang nantinya akan diubah menjadi tenaga listrik.Mensikapi Kelakuan PLN yang masih sering byar pet harus dengan kepala dingin. PLN sebagai perusahaan negara tentunya memiliki sistem kendali yang rumit, tidak cuma pada teknis kerjanya tetapi juga pada birokrasinya. Lantas jika sampai saat ini listrik dari PLN sering padam apakah kita akan diam saja? Daripada disikapi dengan marah-marah tidak jelas, mungkin ini saatnya kita lebih kuat melirik teknologi pembangkit listrik tenaga matahari yang bisa dipasang secara individu pada masing-masing rumah tangga.
Tenaga listrik adalah merupakan kebutuhan pokok saat ini yang tidak bisa tidak harus dipenuhi oleh pemerintah. Banyak alternatif tenaga listrik yang bisa digunakan selain mengandalkan yang ada saat ini seperti pembangkit listrik Paiton yang mengandalkan bahan bakar batu bara dari Kalimantan yang nota bene Kalimantan sendiri sering kekurangan pasokan listrik.
Alternatif paling mungkin dikembangkan dinegara kita adalah pembangkit listrik dengan panel surya atau sel surya dimana cahaya matahari di negara kita tidak pernah kekurangan karena letak geografis kita sebagai negara tropis. Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal.
Manfaat Panel Surya
1. Manfaat panel surya yang pertama adalah panel surya ini hemat dikarenakan jika Anda menggunakan pabel surya, maka Anda tidak akan memerlukan bahan bakar.2. Dapat dipasang di mana saja dan dapat dipindahkan sesuai dengan yang dibutuhkan. Jadi, kita bisa menempatkan panel surya ini sesuai dengan kebutuhan kita. Inilah manfaat panel surya yang kedua.
3. Panel surya dapat diterapkan secara sentralisasi, yang berarti pembangkit listrik tenaga surya ditetapkan di suatu area dan listrik yang dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ketempat-tempat yang membutuhkan, dan juga desentralisasi, yang berarti setiap sistem berdiri sendiri atau individual, jadi sistem itu tidak memerlukan jaringan distribusi.
4. Manfaat panel surya yang selanjutnya adalah bersifat moduler. Maksudnya adalah kapasitas listrik yang dihasilkan dapat disesuaikan dengan cara merangkai modul secara seri dan paralel.
5. Panel surya dapat dioperasikan secara otomatis maupun menggunakan operasi.
6. Manfaat panel surya yang terakhir adalah tanpa suara dan tidak menimbulkan operasi lingkungan.
Keunggulan Panel Surya
1. Panel surya termasuk ramah lingkungan karena tidak memancarkan emisi gas rumah kaca yang berbahaya, seperti karbon dioksida (wikipedia.org). Panel surya juga tidak memberikan kontribusi terhadap perubahan iklim.2. Panel surya memanfaatkan energi matahari, dan matahari adalah sumber energi yang paling berlimpah di planet bumi.
3. Banyak negara di dunia menawarkan insentif yang menguntungkan bagi pemilik rumah yang menggunakan panel surya.
4. Panel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam masa pakainya yang mencapai sekitar 20 tahun.
5. Karena masa painya yang panjang, yaitu mencapai 25-30 tahun. Maka, panel surya menggaransi penggunanya untuk menghemat biaya energi.
Dalam penggunaan panel surya / solar cell untuk membangkitkan listrik di rumah, ada beberapa hal yang perlu kita pertimbangkan karena karakteristik dari panel surya / solar cell:
- Panel surya / solar cell memerlukan sinar matahari. Tempatkan panel surya / solar cell pada posisi dimana tidak terhalangi oleh objek sepanjang pagi sampai sore,seperti di tanah lapang,atap rumah atau atap gedung.
- Panel surya – solar cell menghasilkan listrik arus searah DC.
- Untuk efisiensi yang lebih tinggi, gunakan lampu DC seperti lampu LED.
Dalam penggunaan listrik tenaga matahari / Listrik tenaga surya,kita tidak hanya membutuhkan panel surya (solarcell) saja,tapi kita juga membutuhkan alat-alat pendukung penting lainnya seperti SOLAR CHARGE CONTROLLER, BATTERY, INVERTER (jika ingin menyalakan lampu AC 220V atau alat-alat elektronik) dan accessories lain nya.
- Solar Charge Controller berfungsi untuk mengatur charging battery ( apabila battery sudah kosong akan melakukan charging dan apabila battery penuh akan memutus charging ) serta mengatur penggunaan battery ke beban.
- Battery (accu,aki) berfungsi untuk menyimpan enegi listrik,energi listrik yang tersimpan di dalam battery bisa digunakan untuk menyalakan lampu dc atau alat elektronik yang tegangan nya 220v ( menggunakan inverter dc to ac ).
- Inverter berfungsi untuk merubah arus dari arus DC (Direct Current )/arus searah menjadi arus AC (Alternating Current )/arus bolak balik.
Listrik tenaga matahari / Listrik tenaga surya bisa di gunakan untuk menyalakan lampu rumah,lampu jalan (PJU),alat-alat elektronik,dll.Listrik tenaga matahari / Listrik tenaga surya sangat cocok digunakan untuk daerah terpencil yang belum terjangkau aliran listrik PLN
loading...
Cara kerja sel surya
Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.
Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). (Gambar : eere.energy.gov)
Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.
Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction. (Gambar : sun-nrg.org)
Sinar matahari memiliki banyak partikel energi yang berbeda, dengan salah satunya disebut foton.
Pada panel surya, foton bertindak seperti palu. Ketika pelat negatif sel surya ditempatkan pada sudut yang tepat terhadap matahari, foton akan membombardir atom silikon-fosfor.
Akhirnya, elektron ke-9 pada pelat silikon-fosfor menjadi bebas. Elektron bebas ini lantas ditarik oleh pelat silikon-boron untuk mengisi satu tempat kosong yang mereka miliki.
Seiring foton memutus lebih banyak elektron, listrik lantas dihasilkan. Listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya mungkin tidak mengesankan, tetapi ketika banyak panel surya saling dihubungkan, listrik yang dihasilkannya cukup untuk menghidupkan motor atau peralatan elektronik lainnya.
Salah satu kendala utama panel surya adalah hanya sejumlah kecil listrik yang bisa dihasilkan dibandingkan dengan ukurannya.
Kalkulator mungkin hanya memerlukan sel surya tunggal, tetapi mobil bertenaga surya akan membutuhkan beberapa ribu.
Jika sudut panel surya berubah sedikit saja, efisiensi bisa turun hingga 50 persen.
Sebenarnya, sebagian daya dari panel surya dapat disimpan dalam baterai, tetapi biasanya tidak banyak kelebihan daya yang tersisa.
Selain menyediakan foton, sinar matahari juga memancarkan sinar ultraviolet dan gelombang inframerah yang bisa merusak panel surya.Panel surya yang terpapar cuaca juga akan mengalami penurunan kinerja dan bisa mempengaruhi efisiensi.
Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per cm2.
Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya.
Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output. (Gambar :”The Physics of Solar Cell”, Jenny Nelson)Kelemahan Panel Surya
1. Saat ini, panel surya masih relatif mahal. Meskipun panel surya banyak mengalami penurunan harga, harga panel surya masih cenderung mahal.2. Sekarang ini, panel surya ini perlu ditingkatkan efisiensinya. Rata-rata panel surya mencapai efisiensi kurang dari 20%. Hal inilah yang menjadi salah satu penyebab banyak orang tidak memilih panel surya.
3. Panel surya terbuat dari beberapa bahan yang tidak ramah lingkungan. Contohnya terbuat dari material silikon.
4. Jika tidak berhati-hati, daur ulang panel surya dapat menyebabkan kerusakan lingkungan, karena kandungan panel surya seperti silikon, selenium, dan lainnya, dimana itu semua merupakan gas rumah kaca, dapat ditemukan di panel surya. Hal ini berbahaya karena dapat menjadi sumber pencemaran selama proses daur ulang.
Struktur Sel Surya
Sesuai dengan perkembangan sains&teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula (Jenis-jenis teknologi surya akan dibahas di tulisan “Sel Surya : Jenis-jenis teknologi”). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).
Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks)Gambar diatas menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara umum terdiri dari :
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).
2. Material semikonduktor
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.
3. Kontak metal / contact grid
Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.
4.Lapisan antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.
5.Enkapsulasi / cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.
loading...
