SEJARAH, PENGERTIAN, PRINSIP KERJA, DAN APLIKASI SEL SURYA

Sejarah Sel Surya

Penemuan tentang efek fotofoltaik pertama kali dilakukan oleh Becquerel pada tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Kemudian pada tahun 1954, para peneliti dari Bell Laboratories melakukan pengembangan efek fotovoltaik menjadi sel surya dengan menggunakan material silikon kristal terdifusi. Efisiensi  konversi sel surya yang diperoleh saat itu sekitar 4,5% . Sejak saat itu,  sel surya mulai menarik perhatian banyak peneliti karena sel surya diperkirakan dapat menjadi kandidat sumber pembangkit listrik dimasa mendatang. Berbagai material kemudian diteliti untuk mendapatkan jenis material yang dapat menghasilkan sel surya dengan efisiensi konversi yang tinggi. Analisis teoritik yang berdasarkan celah pita energimenginformasikan bahwa beberapa jenis material diperkirakan mampu menghasilkan sel surya dengan efisiensi konversi lebih dari 30%.

Pengertian Sel Surya

Energi radiasi matahari merupakan sumber energi alternatif  yang jumlahnya tidak terbatas., terutama untuk negara-negara tropis seperti Indonesia. Oleh karena itu, pengembangan energi alternatif  berbasis tenaga martahari akan sangat menjajikan. Salah satu cara pemanfaatan energi radiasi matahari tersebut dilakukan berdasarkan sistem konversi fotofoltaik melalui suatu piranti optoelektronik  yang disebut sel surya.  Sel surya merupakan salah satu sumber energi alternatif dan dapat mengkonversi secara langsung energi matahari menjadi energi listrik. Dalam penentuan sel surya terdapat parameter utama yang dapat ditentukan yaitu Fill Factor(FF), Efisiensi (  ), Voc (open circuit voltage), dan Isc (short circuit current). Fill factor sel surya merupakan besaran tak berdimensi yang menyatakan perbandingan daya maksimum yang dihasilkan sel surya terhadap perkalian Isc dan Voc. Semakin besar nilai FF maka unjuk kerja sel surya semakin baik dan akan memiliki efisiensi konversi energi yang semakin tinggi. Efisiensi sel surya merupakan presentase dari daya keluaran optimum terhadap daya input cahaya yang digunakan.

Prinsip Kerja Sel Surya

Pada dasarnya prinsip dari sel surya adalah mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya adalah ketika suatu cahaya matahari yang mengandung energi foton menyinari sel surya yang terbuat dari material yang memiliki celah pita energi. Saat energi foton lebih kecil dari celah pita energi , energi foton tersebut akan diabsorpsi oleh material sel surya sehingga elektron-elektron yang berada pada pita valensi akan tereksitasi ketingkat yang lebih tinggi yaitu pita konduksi dan meninggalkan hole. Pada bagian depan sel surya persambungan p-i-n , pasangan elektron dan hole lebih banyak dibangkitkan . hal ini terjadi karena foton lebih sukar menembus ke lapisan belakang sel surya yang jaraknya jauh dari permukaan depan sel surya. Akibatnya, jumlah pasangan elektron dan hole yang dibangkitkan pada lapisan belakang sel surya lebih sedikit dibandingkan pada lapisan depan sel surya . Keadaan yang demikian menyebabkan adanya perbedaan konsentrasi elektron dan hole bebas dikedua ujung sel surya. Perbedaan konsentrasi ini akan menyebabkan elektron dan hole mengalir dalam arah berlawanan. Dengan demikian, elektron dan hole bertindak sebagai pembawa muatan. Proses pembentukan pasangan pembawa muatan tersebut lebih dikenal dengan generasi pembawa muatan. Pergerakan pembawa-pembawa muatan tersebut selanjutnya akan menghasilkan arus listrik .

Aplikasi Sel Surya

  1. Pompa air bertenaga surya (solar powered water pump)

Sebagaimana namanya, pompar air yang berfungsi menyedot air dari dalam tanah ini digerakkan dengan tenaga surya. Secara fisik, fungsi maupun instalasi pompa air ini tidak ubahnya pompa air konvensional. Hanya saja, perbedaan mencolok ada pada panel surya silikon yang menggenapi sistem pompa air sebagai sumber listrik yang menggerakkan pompa. Konsep dari pompa air bertenaga surya ini ialah sebuah pompa yang diperuntukkan bagi daerah yang terisolasi atau jauh dari jaringan instalasi listrik. Konsep ini dirasakan efektif mengingat penggunaan secara kolektif pompa air bertenaga surya ini akan mereduksi beban biaya akibat keberadaan panel surya yang tidak murah. Dibandingkan dengan pompa air dengan tenaga listrik konvensional, pompa air bertenaga surya ini menggunakan arus searah (arus DC) tidak seperti pompa konvensional yang berarus bolak balik (AC). Hal ini mengingat panel surya yang digunakan sebagai sumber listrik memiliki output arus DC dan tidak memilki pengubah arus DC-AC sebagaimana listrik yang terinstalasi di perumahan. Pada umumnya pompa air ini memerlukan panel surya dengan daya keluaran 75-100 Watt dan didukung oleh baterei 12 volt agar pompa dapat bekerja di malam hari pula. Kedalaman air yang dapat dicapai secara efektif oleh pompa ini berkisar 50-70 m dengan debit air maksimum hingga 275 liter per jam.

  1. Kulkas bertenaga surya (Solar powered refrigerator)

Sistem lemari pendingin bertenaga surya ini terdiri atas empat komponen utama; yakni panel surya, baterei, lemari pendingin dan kontrol pengisian listrik (“charge controller”). Panel surya yang dipergunakan biasanya berdaya 800 Watt untuk lemari pendingin berdaya 600 Watt. Baterei cadangan yang dipergunakan memiliki 105 Ah sebanyak 6-8 buah. Konon harga sebuah sistem lemari pendingin lengkap ini ialah US$ 5000.

  1. Aeratorbertenaga surya(solar powered aerator)

Sistem aerator ini membutuhkan listrik dalam pengoperasiannya. Kendala listrik sayangnya masih ditemui terutama di daerah di mana peternak ikan air tawar/kolam/tambak merupakan daerah pedesaan yang minim akan pasokan listrik atau jauh dari jaringan kabel. Penggiat dan kalangan industrialis sel surya agaknya menangkap peluang ini. Dengan beberapa perubahan dan penyesuaian pada sistem aerator konvensional, dicobalah aerator yang digerakkan dengan sel surya. Konsepnya tidak jauh berbeda dengan pompa air bertenaga surya, aerator bertenaga surya ini memiliki sebuah panel surya, dan dilengkapi dengan baterei sebagai cadangan listrik jika sewaktu-waktu langit menjadi gelap atau adanya keinginan untuk mempergunakan aerator pada malam hari. Aerator ini menyedot udara dari luar dan mengalirkannya ke dalam kolam melalui pipa pengalir. Aerator bertenaga surya dapat dikonsepkan dengan dua jalan; meletakkan pompa udara di atas kolam maupun meletakkan pompa udara di dalam kolam. Dengan aerator berdaya 75-125 W, diharapkan nantinya kadar oksigen di dalam kolam dapat selalu dijaga.

  1. Pengisi baterei bertenaga surya (Solar charger)

Sumber listrik untuk pengisian baterei isi ulang ini terdiri atas satu atau dua buah sel surya mini yang ukurannya disesuaikan dengan aplikasi maupun kebutuhan pengguna. Saat ini, perangkat isi ulang untuk berbagai keperluan telah banyak tersedia di pasaran. dari pengisian baterei untuk komputer jinjing hingga kamera dijital telah diproduksi dengan hasil yang mengagumkan. Hubungkanlah perangkat elektronik anda selama beberapa jam sambil berpergian, maka beterei perangkat anda akan selalu bertenaga. Mengingat daya tahan baterei isi ulang yang cukup lama, maka pengisian beberapa jam dikala matahari bersinar dapat memperpanjang masa pakai dari perangkat elektronik tersebut. Cukup banyak variasi charger bertenaga surya ini. Mulai dari charger dengan sel surya terpisah hingga yang menyatu dengan charger itu sendiri, atau yang berukuran sebesar telepon genggam hingga yang berukuran sebuah komputer jinjing, pun dengan spesifikasi yang berbeda. Yang cukup unik saat ini ialahcharger yang fleksibel dalam artian dapat ditekuk hingga menghemat tempat. Dengan menggunakan substrat polimer/plastik, maka sel surya tersebut dapat elastis atau melengkung sehingga cukup tahan dengan segala kondisi perlakuan penyimpanan. Pada umumnya, cukup dengan sel surya berdaya 0.5 hingga 3 Watt saja, maka hambatan dalam menemui sumber listrik untuk pengisian baterei dapat teratasi.

Demikianlah tentang Sejarah, Pengertian, Prinsip Kerja, dan Aplikasi Sel Surya. semoga bermanfaat… 🙂

Tinggalkan Balasan