Panel Surya

PANEL SURYA

Solar Cell, atau yang dalam bahasa Indonesianya disebut sel surya, adalah perangkat semikonduktor dapat mengubah energi sinar menjadi energi listrik.

Sejarah solar cell

Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal bakal teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan dengan menyinari 2 elektrode dengan berbagai macam cahaya. Elektrode tersebut di balut (coated) dengan bahan yang sensitif terhadapcahaya, yaitu AgCl dan AgBr dan dilakukan pada kotak hitam yang dikelilingi dengan campuran asam. Dalam percobaanya ternyata tenaga listrik meningkat manakala intensitascahaya meningkat. Selanjutnya penelitian dari Bacquerel dilanjutkan oleh peneliti-peneliti lain. Tahun 1873 seorang insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium sebagai suatu elemen photo conductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan Richard Evans Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik apabila disinari dengan cahaya matahari. Hasil penemuan mereka menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari secara langsung menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga disimpulkan bahwa solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.

Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang sesungguhnya yaitu suatu bahan semi conductor (selenium) dibalut dengan lapisan tipis emas. Tingkat efisiensi yang dicapai baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai sebagai sensor cahaya. Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai photoelectric effect. Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket atau “quanta of energi” yang sekarang ini lazim disebut “photon.” Teorinya ini sangat sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein mengenai photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan seorang ahli fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.

Hingga tahun 1980 an efisiensi dari hasil penelitian terhadap solar cell masih sangat rendah sehingga belum dapat digunakan sebagai sumber daya listrik. Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985 University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell technology yang efisiensinya mencapai 42.8% Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film photovoltaicsolar cell.” Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.

            Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya (dalam bentuk modul atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan dengan inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net metering.

            Kebutuhan energi semakin menjadi kebutuhan pokok setiap manusia. Tak dapat dipungkiri hingga kini permasalahan mengenai sumber daya energi masih terus berlangsung. Hal ini dipengaruhi oleh kondisi global dengan semakin bertambahnya penduduk dunia. Namun persedian energi yang ada semakin berkurang. Jika tak segera ditangani, kemungkinan tak terhindarkan lagi  adanya krisis energi. Untuk itu inovasi tentang energi alternatif, terutama dari sumber daya yang tak terbatas, amatlah diperlukan seiring perkembangan dunia ini. Salah satu alternatif yang dapat diterapkan adalah inovasi mengenai teknologi Sel surya.

            Sel surya dalah suatu perangkat yang mampu mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dengan mengikuti prinsip fotovoltaik, yaitu adanya energi  foton pada panjang gelombang tertentu akan mengeksitasi sebagian elektron pada suatu material ke pita energi yang lebih luar. Sedangkan ada yang berpendapat lain bahwa Sel Surya atau sel photovolaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari dari sebuah wilayah-besar diode p- n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu menciptakan energi lstrik yang berguna. Efek ini timbul terutama pada semikonduktor listrik (pengantar yang memiliki konduktivitas 104> s > 10-8 µ-1cm-1) karena elaktron dalam material terpisah dalam pita-pita energi tertentu yang disebut pita knduksi dan pita valensi.

            Semikonduktor listrik didefinisikan sebagai suatu material yang memiliki elektron minimal pada dua pita energi yang terpisah oleh suatu pita tanpa keberadaan elektron. Kedua pita tersebut adalah pita valensi, yang pada semikonduktor terisi hampir penuh, dan pita konduksi, yang pada semikonduktor hamir kosong, sedangkan keadaan tanpa elektron disebut celah pita. Pada suhu yang semakin tinggi, konduktivitas pada semikonduktor akan meningkat. Hal ini dapat dijelaskan bahwa elektron pada pita valensinya dapat melompat ke pita konduksi bila mendapat energi yang sama aau lebih dari energi pada celah pita material tersebut.

            Matahari memancarkan energi fusi inti sebagai gelombang elektromagnet pada berbagai spektra. Spektra UV ditahan oleh lapisan atmosfer bumi, dan spektra cahaya tampak dan infra red diteruskan ke permukaan bumi. Gelombang elektromagnetik tersebut ditangkap material semikonduktor pada sel surya, maka dapat dihasilkan energi listrik yang diubah langsung dari energi cahaya matahari. Sel surya ini juga merupakan energi alternatif yang tidak menimbulkan polusi udara CO2 maupun radioaktif (nuclear power).

            Prinsip dasar sel surya merupakan kebalikan dari LED (Light Emmiting Diode) yang mengubah energi listrik menjadi cahaya atau boleh dikatakan identik dangan sebuah dioda cahaya (photodioda) sambung p-n (p-n junction) dengan cahaya energi (band gap) E. Foton yang jatuh pada sel surya menghasilkan elektron yang bermuatan positif dan hole mengalir membentuk arus listrik. Ketika energi foton yang datang lebih besar dari celah energi ini maka foton akan diserap oleh semikonduktor untuk membentuk pasangan electron-hole sebagai pembawa muatan (carrier). Selanjutnya elektron dan hole bergerak berturut-turut ke arah lapisan n dan p sehingga timbul beda potensial dan photocurrent (arus yang dihasilkan cahaya) ketika dua mutan melintasi daerah p-n.

            Pemanfaatan sel surya selama ini adalah digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga surya. Dari pemanfaatannya sebagai PLTS ini dapat diaplikasikan pada satelit, bangunan besar, pabrik industri, perumahan sebagai solar home system, daya sistem penerangan kapal dikapal tanker MT.GEBANG dan lain-lain. Sel surya juga dapat dimanfaatkan sebagai cara untuk mengatasi adanya krisis energi terutama menipisnya ketersediaan minyak bumi dunia, dan pemanas air.

            Setelah memahami pembangkit listrik dari tenaga surya ini, sel surya ini perlu digunakan dalam kehidupan sehari-hari dengan alasan lebih mengehemat pengeluaran dana karena hanya menggunakan bahan-bahan yang mudah untuk didapatkan

Solar sel mampu menyaplai listrik untuk lokasi yang belum dijangkau jaringan listrik PLN, yakni :

• Potensi pemanfaatan energi surya tersebar secara merata sehingga dapat digunakan untuk daerah yang terpencil.
• Listrik surya merupakan solusi yang cepat, karena proses instalasi yang relatif cepat untuk menghasilkan listrik penerangan.
• Tenaga surya merupakan energi yang bersih, karena sifatnya secara fisika dapat mengabsorsi UV radiasi (dari matahari), tidak menghasilkan emisi sedikit pun, tidak menimbulkan suara berisik dan tidak memerlukan bahan bakar yang perlu dibeli setiap harinya.
• Sistem tenaga surya sudah terbukti handal lebih dari 50 tahun mendukung program luar angkasa, dimana tidak ada sumber energi lain, tidak juga nuklir, yang mampu bertahan dalam keadaan ekstrim di luar angkasa.
• 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 belm maksimal dimanfaatkan di Indonesia.
• Panel surya mempunyai kesan modern dan futuristik, tetapi juga mempunyai kesan peduli lingkungan dan bersih. Sangat cocok untuk dunia arsitektur modern yang memadukan unsur-unsur penting tersebut.

Kelemahan solar sel :

1. Pengembangan solar sel masih butuh investasi besar. Beberapa komponen mulai dari panel surya, aki, hingga lampu LED masih harus didatangkan dari luar negeri.Sekedar membanding, struktur biaya PLTS hingga saat ini didominasi oleh harga panel surya yang masih mahal. Makin besar ukuran dan kapasitas panel surya, maka makin mahal juga harga sistem PLTS tersebut.
2. Tidak efisien bila dikembangkan di daerah yang berpolusi. Polusi juga menjadi faktor yang menghmabat pengembangan teknologi ini, karena dapatmengurangi intensitas cahaya yang dapat diterima oeh panel/sel surya. Jadi dengan kata lain energi yang dihasilkan relatif kecil.

Keuntungan dari sisi ekonomi pemanfaatan solar sel 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 memerluakan 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

Sel surya memiliki banyak manfaat, antara lain :

1. Untuk menggerakkan pompa air
2. Penerangan jalan (PJU)
3. Trafic light
4. Teknologi sel surya ini sangat cocok digunakan untuk di daerah terpencil yang wilayahnya belum terjangkau oleh suplai listrik dari perusahaan pensuplai listrik.

Bahkan pemerintah Indonesia sendiri terus gencar menggalakkan penggunaan teknologi solar cell ini tdak hanya di daerah-daerah terpencil, tetapi juga di perkotaan yang sudah banyak terlihat pada lampu-lampu penerangan jalan umum ( PJU ), dan riset terus dikembangkan karena pemanfaatannya sangat ramah lingkungan.

SOLAR CELL atau SEL SURYA atau sel photovoltaic, adalah sebuah peralatan semikonduktor yang dirangkai dengan komponen tertentu yang dapat menghasilkan energi listrik dengan memanfaatkan panas dan cahaya matahari.