Persentasi Energi Surya (Kelompok 1)

Konversi Energi Surya

Diajukan untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Energi Konversi

Disusun oleh:

Annisa Dwi Kharisma

Aji Harun Arrasyid

Dia Sendiawan

Ginanjar Aditama

Wahyuni Nur Alam

Kuswandi

M. Taufiq I

Indra K

Utang Suhanda

Pendidikan Teknik Elektro A

Jurusan Pendidikan Teknik Elektro

Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

Universitas Pendidikan Indonesia

Tahun Akademik 2008/2009

Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu bara, dan minyak bumi. Teknik pemanfaatan energi surya mulai muncul pada tahun 1839, ditemukan oleh A.C. Becquerel. Ia menggunakan kristal silikon untuk mengkonversi radiasi matahari, namun sampai tahun 1955 metode itu belum banyak dikembangkan. Selama kurun waktu lebih dari satu abad itu, sumber energi yang banyak digunakan adalah minyak bumi dan batu bara. Upaya pengembangan kembali cara memanfaatkan energi surya baru muncul lagi pada tahun 1958. Sel silikon yang dipergunakan untuk mengubah energi surya menjadi sumber daya mulai diperhitungkan sebagai metode baru, karena dapat digunakan sebagai sumber daya bagi satelit angkasa luar
Penerapan energi surya
Energi surya telah banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa diantara aplikasi tersebut antara lain :
1. Pencahayaan bertenaga surya
2. Pemanasan bertenaga surya, untuk memanaskan air, memanaskan dan mendinginkan ruangan,
3. Desalinisasi dan desinfektisasi
4. Untuk memasak, dengan menggunakan kompor tenaga surya
Apakah sel surya itu dan bagaimana cara kerjanya?
Sel surya ialah sebuah alat yang tersusun dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilah photovoltaic atau fotovoltaik. Sel surya pada dasarnya terdiri atas sambungan p-n yang sama fungsinya dengan sebuah dioda (diode). Sederhananya, ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya, energi yang dibawa oleh sinar matahari ini akan diserap oleh elektron pada sambungan p-n untuk berpindah dari bagian dioda p ke n dan untuk selanjutnya mengalir ke luar melalui kabel yang terpasang ke sel.

Siapakah yang pertama kali menemukan sel surya?
Sejarah sel surya dapat dilihat jauh ke belakang ketika pada tahun 1839 Edmund Becquerel, seorang pemuda Prancis berusia 19 tahun menemukan efek yang sekarang dikenal dengan efek fotovoltaik ketika tengah berkesperimen menggunakan sel larutan elektrolisis yang dibuat dari dua elektroda. Becquerel menemukan bahwa beberapa jenis material tertentu memproduksi arus listrik dalam jumlah kecil ketika terkena cahaya.
Era sel surya modern baru dimulai satu abad setelah penemuan fenomena fotovoltaik pertama, yakni ketika tiga peneliti Bell Laboratories di AS (Chapin, Fullr dan Pearson) secara tidak sengaja menemukan bahwa sambungan dioda pn dari silikon mampu membangkitkan tegangan listrik ketika lampu laboratorium dinyalakan. Pada tahun yang sama, usaha mereka telah berhasil membuat sebuah sel surya pertama dengan efisiensi sebesar 6%. Dari titik inilah penelitian sel surya akhirnya berkembang hingga saat ini, dengan banyak jenis dan teknologi pembuatannya.

Berapakah efisiensi sel surya saat ini?
Saat ini, efisiensi sel surya dapat dibagi menjadi efisiensi sel surya komersil dan efisiensi sel surya skala laboratorium.
Sel surya komersil yang sudah ada di pasaran memiliki efisiensi sekitar 12-15%. Sedangkan efisiensi sel surya skala laboratorium pada umumnya 1,5 hingga 2 kali efisiensi sel surya skala komersil.
Hal ini disebabkan pada luas permukaan sel surya yang berbeda. Pada sel surya di pasaran, sel yang dipasarkan pada umumnya memiliki luas permukaan 100 cm2 yang kemudian dirangkai mejadi modul surya yang terdiri atas 30-40 buah sel surya. Dengan semakin besarnya luas permukaan sel surya, maka sudah menjadi pengetahuan umum jika terdapat banyak efek negatif berupa resistansi sirkuit, cacat pada sel dan sebagainya, yang mengakibatkan terdegradasinya efisiensi sel surya.
Pada sel surya skala laboratorium, luas permukaan sel yang diuji hanya berkisar kurang dari 1 cm2. Hal ini dimaksudkan untuk melihat kondisi ideal sel surya yang bebas dari cacat maupun resistansi ketika dihubungkan ke sebuah sirkuit. Disamping itu, kecilnya luas permukaan sel surya memudahkan proses pembuatannya di mana alat yang dipakai di dalam laboratorium ialah alat yang berukuran kecil.

Apakah sel surya sudah diproduksi di Indonesia?
Sepanjang pengetahuan penulis, level produksi sel surya di Indoneisa masih dalam tahap assembly atau perakitan yang beberapa bahannya diimpor dan sebagian diproduksi di dalam negeri. PT LEN sejauh ini mempu membuat sel surya tersebut. Secara khusus, pabrik sel surya di Indonesia masih etrbilang sangat langka. Produk produk sel surya yang dipasarkan di Indonesia mayoritas merupakan hasil impor.

Seberapa besar potensi yang dimiliki oleh negara kita untuk mengembangkan teknologi sell surya ?
Sel surya mengandalkan siraman sinar matahari dengan intensits yang memadai. Dengan letak geografis Indonesia di khatulistiwa dengan jaminan limpahan sinar matahari sepanjang tahun tidak mengalami perubahan berarti, maka sel surya patut menjadi salah satu bentuk energi masa depan yang perlu dikembangkan oleh anak bangsa. Hal ini pula didukung oleh efisiensi sel surya yang terus meningkat plus biaya produksi nya yang semakin kecil.

Untuk dapat beroperasi, sarana pendukung apa saja yang dibutuhkan?
Sel surya hanya merupakan satu komponen penyerap cahaya yang langusng mengkonversi cahaya tsb menjadi litstrik. Agar listrik dari sel surya ini dapat dimanfaatkan, maka sel surya membutuhkan apa yang disebut dengan Balance of System (BOS) yang paling minim terdiri atas; inverter (mengubah listrik DC dari sel surya menjadi listrik AC untuk keperluan sehari hari), baterei (untuk menyimpan kelebihan muatan listrik guna pemakaian darurat atau malam hari), serta beberapa buah controller untuk mengatur secara optimal daya keluaran sel surya.

Berapa harga sel surya lengkap berikut komponen pendukungnya?
Secara umum, harga sel surya berikut BOS sekitar US$ 8-10/Watt. Harga ini harga sel surya tanpa adanya subsidi atau potongan harga dsb. Dan biaya sel surya biasa dikonversi ke dalam satuan US$/Watt. Jika seseorang ingin membeli sel surya untuk keperluan penerangan rumah tangga yang sekitar 900 Watt, maka secara kasar biaya yang perlu dikeluarkan (diinvestasikan?) sebesar 900 Watt x US$ 8 = US$ 7200. Harga ini sudah termasuk biaya pemasangan dan beberapa komponen pendukung untuk dipasang di atap sebuah rumah. Dengan adanya beberapa kebijakan pemerintah (subsidi, potongan harga, kredit pembelian dsb) harga sel surya ini dapat ditekan hingga hanya tinggal 30% saja.

Mengapa harga sel surya terbilang sangat mahal dibandingkan dengan listrik yang dihasilkan oleh pembangkit konvensional?
Ada beberapa alasan untuk ini;
Pertama, sel surya mengandalkan bahan silikon sebagai material penyerap cahaya matahari. Dan harga silikon ini meningkat seiring dengan permintaan industri semikonduktor ditambah dengan suplai bahan baku silikon yang terbatas. Silikon yang dipakai sebagai bahan dasar chip di dunia mikroelektronika/semikonduktor ini semakin dibutuhkan mengingat adanya peningkatan tajam untuk produksi peralatan elektronika mulai dari komputer, monitor, televisi dsb. Hal ini diperparah dengan jenis sel surya yang paling banyak dipasarkan di dunia yakni sel surya jenis silikon sehingga sel surya secara langsung harus berkompetisi dengan industri lain untuk mendapatkan bahan baku silikon.
Kedua, perlu digaris bawahi bahwa harga listrik konvensional sebagai bahan perbandingan harga listrik sel surya ialah harga setelah mendapat subsidi. Subsidi ini dimaksudkan agar listrik dapat menjangkau segala lapisan masyarakat, sedangkan sel surya sebaliknya, tidak mendapat subsidi atau dukungan yang membuat harga sel surya terasa mahal. Sebagai perbandingan, di negara-negara yang sudah mapan memanfaatkan sel surya, pemerintah negara-negara tersebut sudah memberlakukan segala program kebijakan agar sel surya dapat memasyarakat semisal subsidi, kredit pembelian, feed-in-tariff dan sebagainya. Sebagai contoh di Korea Selatan, harga sel surya yang dibeli oleh konsumen setempat mampu ditekan hingga 70% sekitar US$ 3 hingga 4 per Watt-nya.

Di mana kita bisa mendapatkan produk sel surya di Indonesia dan berapa harganya ?
Mungkin paling mudah melacaknya di Internet.Kebetulan juga, salah seorang pengunjung Blog ini pernah memberi info adanya sebuah webste portal belanja produk-produk kita. Silakan klik link berikut ini
Di sana, kita dapat menemukan beberapa toko di bilangan Jakarta yang menyediakan produk berikut perangkat penunjang sel surya. Beberapa toko memasarkan sel surya dengan harga Rp. 5 Juta/50 Watt modul sel surya. Harganya mengikuti harga pasaran internasional ~ US$ 10/Watt kira-kira.
Energi Surya Sebagai Alternatif Masa Depan
Energi Surya Sebagai Alternatif Masa Depan
Jika kita melihat tingkat konsumsi energi di seluruh dunia saat ini, penggunaan energi diprediksikan akan meningkat sebesar 70 persen antara tahun 2000 sampai 2030. Sumber energi yang berasal dari fosil, yang saat ini menyumbang 87,7 persen dari total kebutuhan energi dunia diperkirakan akan mengalami penurunan disebabkan tidak lagi ditemukannya sumber cadangan baru. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diseluruh dunia diperkirakan hanya sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara. Kondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia dari tahun ketahun (pertumbuhan konsumsi energi tahun 2004 saja sebesar 4,3 persen), serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global dan polusi lingkungan membuat tuntutan untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi sumber energi yang terbaharukan.
Di antara sumber energi terbaharukan yang saat ini banyak dikembangkan [seperti turbin angin, tenaga air (hydro power), energi gelombang air laut, tenaga surya, tenaga panas bumi, tenaga hidrogen, dan bio-energi], tenaga surya atau solar sel merupakan salah satu sumber yang cukup menjanjikan. Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini.
Energy surya atau dalam dunia internasional lebih dikenal sebagai solar cell atau photovoltaic cell, merupakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, yang mampu merubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Pengertian photovoltaic sendiri merupakan proses merubah cahaya menjadi energi listrik. Oleh karena itu bidang penelitian yang berkenaan dengan energi surya ini sering juga dikenal dengan penelitian photovoltaic. Kata photovoltaic sendiri sebenarnya berasal dari bahasa Yunani photos yang berarti cahaya dan volta yang merupakan nama ahli fisika dari Italia yang menemukan tegangan listrik. Sehingga secara bahasa dapat diartikan sebagai cahaya dan listrik photovoltaic.
Efek photovoltaic pertama kali berhasil diidentifikasi oleh seorang ahli Fisika berkebangsaan Prancis Alexandre Edmond Becquerel pada tahun 1839. Atas prestasinya dalam menemukan fenomena photovoltaic ini, Becquerel mendapat Nobel fisikia pada tahun 1903 bersama dengan Pierre dan Marrie Currie. Baru pada tahun 1883 divais solar sel pertama kali berhasil dibuat oleh Charles Fritts. Charles Fritts saat itu membuatsemikonduktor Selenium yang dilapisi dengan lapisan emas yang sangat tipis sehingga berhasil membentuk rangkaian seperti hubungan semikonduktor tipe p dan tipe n. Pada saat itu efisiensi yang didapat baru sekitar 1 persen. Pada perkembangan berikutnya seorang peneliti bernama Russel Ohl dikenal sebagai orang pertama yang membuat paten tentang divais solar sel modern. Efisiensi divais solar sel dan harga pembuatan solar sel merupakan masalah yang paling penting untuk merealisasikan solar sel sebagai sumber energi alternatif. Efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antara tenaga listrik yang dihasilkan oleh divais solar sel dibandingkan dengan jumlah energi yang diterima dari pancaran sinar matahari.
Pada tengah hari yang cerah radiasi sinar matahari mampu mencapai 1000 watt permeter persegi. Jika sebuah divais semikonductor seluas satu meter persegi memiliki efisiensi 10 persen maka modul solar sel ini mampu memberikan tenaga listrik sebesar 100 watt. Saat ini modul solar sel komersial berkisar antara 5 hingga 15 persen tergantung material penyusunnya. Tipe silikon kristal merupakan jenis divais solar sel yang memiliki efisiensi tinggi meskipun biaya pembuatannya relatif lebih mahal dibandingkan jenis solar sel lainnya.
Pembangkit energi surya sebenarnya tergantung pada efisiensi mengkonversi energi dan konsentrasi sinar matahari yang masuk ke dalam sel tersebut. Professor Smalley, peraih Nobel bidang kimia atas prestasinya menemukan Fullerene, menyatakan bahwa teknologi nano menjanjikan peningkatan efisiensi dalam pembuatan sel surya antara 10 hingga 100 kali pada sel surya. Smalley menambahkan bahwa cara terbaik untuk mendapatkan energi surya secara optimal telah terbukti ketika sel surya dimanfaatkan untuk keperluan satelit ruang angkasa dan alat alat yang diletakkan di ruang angkasa. Penggunaan sel surya dengan meletakkannya di ruang angkasa dapat dengan baik dilakukan karena teknologi nano diyakini akan mampu menciptakan material yang super kuat dan ringan yang mampu bertahan di ruang angkasa dengan efisiensi yang baik.
Perkembangan yang menarik dari teknologi sel surya saat ini salah satunya adalah sel surya yang dikembangkan oleh Michael Gratzel. Gratzel memperkenalkan tipe solar sel photokimia yang merupakan jenis solar sel exciton yang terdiri dari sebuah lapisan partikel nano (biasanya titanium dioksida) yang di endapkan dalam sebuah perendam (dye). Jenis ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1991 oleh Gratzel, sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan sel Gratzel atau dye-sensitized solar cells (DSSC). Sel Gratzel dilengkapi dengan pasangan redoks yang diletakkan dalam sebuah elektrolit (bisa berupa padat atau cairan). Komposisi penyusun solar sel seperti ini memungkinkan bahan baku pembuat sel Gratzel lebih fleksibel dan bisa dibuat dengan metode yang sangat sederhana seperti screen printing. Meskipun solar sel generasi ketiga ini masih memiliki masalah besar dalam hal efisiensi dan usia aktif sel yang masih terlalu singkat, solar sel jenis ini diperkirakan mampu memberi pengaruh besar dalam sepuluh tahun ke depan mengingat harga dan proses pembuatannya yang sangat murah. Indonesia sebenarnya sangat berpotensi untuk menjadikan solar sel sebagai salah satu sumber energi masa depannya mengingat posisi Indonesia pada khatulistiwa yang memungkinkan sinar matahari dapat optimal diterima di permukaan bumi di hampir seluruh Indonesia.
Berdasarkan perhitungan Mulyo Widodo dalam kondisi puncak atau posisi matahari tegak lurus, sinar matahari yang jatuh di permukaan panel surya di Indonesia seluas satu meter persegi akan mampu mencapai 900 hingga 1000 Watt. Lebih jauh pakar solar sel Wilson Wenas menyatakan bahwa total intensitas penyinaran perharinya di Indonesia mampu mencapai 4500 watt hour per meter persegi yang membuat Indonesia tergolong kaya sumber energi matahari ini. Dengan letaknya di daerah katulistiwa, matahari di Indonesia mampu bersinar hingga 2.000 jam pertahunnya. Dengan kondisi yang sangat potensial ini sudah saatnya pemerintah dan pihak universitas membuat satu pusat penelitian solar sel agar Indonesia tidak kembali hanya sebagai pembeli divais solar sel di tengah melimpahnya sinar matahari yang diterima di bumi Indonesia. Namun teknologi ini masih terbilang cukup mahal, Karena solar sel yang berada di pasaran harganya masih cukup tinggi, sehingga pemerintanh masih enggan melirik teknologi ini. Penelitian di bidang tenaga surya sangat dibutuhkan utnuk mengembangkan potensi Indonesia sebagai negera tropis. Teknologi sel surya murah dan ramah lingkungan di perlukan utuk pengembangan potensi Indonesia mengembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.
Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.
Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.
Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal.

PHOTOVOLTAIC
Cara kerja sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan menggunakan Grid-Connected panel sel surya Photovoltaic untuk perumahan : . Modul sel surya Photovoltaic merubah energi surya menjadi arus listrik DC. Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan dialirkan melalui suatu inverter (pengatur tenaga) yang merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis akan mengatur seluruh sistem. Listrik AC akan didistribusikan melalui suatu panel distribusi indoor yang akan mengalirkan listrik sesuai yang dibutuhkan peralatan listrik. Besar dan biaya konsumsi listrik yang dipakai di rumah akan diukur oleh suatu Watt-Hour Meters.
Komponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Untuk membuat modul fotovoltaik secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul fotovoltaik kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel fotovoltaik diperlukan teknologi tinggi.
Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi
Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya.
Bahan sel surya sendiri terdiri kaca pelindung dan material adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi­konduktor P-type dan N-type (terbuat dari campuran Silikon) untuk menghasilkan medan listrik, saluran awal dan saluran akhir (tebuat dari logam tipis) untuk mengirim elektron ke perabot listrik. Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik. Dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik.
KOMPONEN – KOMPONEN DARI PLTS3.
1. Solar Module
Dalam bagian ini akan dijelaskan secara singkat komponen utama PLTS yaitu solar module. Setelah menjelaskannya, maka dilanjutkan dengan trend kedepan teknologi yang berkaitan dengan solar module.
2. Apa itu solar cell?
Sebelum membahas sistim pembangkit listrik tenaga surya, pertama-tama akan dijelaskan secara singkat komponen penting dalam sistim ini yang berfungsi sebagai perubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Listrik tenaga matahari dibangkitkan oleh komponen yang disebut solar cell yang besarnya sekitar 10 ~ 15 cm persegi. Komponen ini mengkonversikan energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik. Solar cell merupakan komponen vital yang umumnya terbuat dari bahan semikonduktor. multicrystalline silicon adalah bahan yang paling banyak dipakai dalam industri solar cell. Multicrystalline dan monocrystalline silicon menghasilkan efisiensi yang relativ lebih tinggi daripada amorphous silicon. Sedangkan amorphus silicon dipakai karena biaya yang relativ lebih rendah. Selain dari bahan nonorganik diatas dipakai pula molekul-molekul organik walaupun masih dalam tahap penelitian.Sebagai salah satu ukuran performansi solar cell adalah efisiensi. Yaitu prosentasi perubahan energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Efisiensi dari solar cell yang sekarang diproduksi sangat bervariasi. Monocrystalline silicon mempunyai efisiensi 12~15 %. Multicrystalline silicon mempunyai efisiensi 10~13 %. Amorphous silicon mempunyai efisiensi 6~9 %. Tetapi dengan penemuan metode-metode baru sekarang efisiensi dari multicrystalline silicon dapat mencapai 16.0 % sedangkan monocrystalline dapat mencapai lebih dari 17 %. Bahkan dalam satu konferensi pada September 2000, perusahaan Sanyo mengumumkan bahwa mereka akan memproduksi solar cell yang mempunyai efisiensi sebesar 20.7 %. Ini merupakan efisiensi yang terbesar yang pernah dicapai.Tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu solar cell sangat kecil maka beberapa solar cell harus digabungkan sehingga terbentuklah satuan komponen yang disebut module. Produk yang dikeluarkan oleh industri-industri solar cell adalah dalam bentuk module ini.Pada applikasinya, karena tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu module masih cukup kecil (rata-rata maksimum tenaga listrik yang dihasilkan 130 W) maka dalam pemanfaatannya beberapa module digabungkan dan terbentuklah apa yang disebut array. Sebagai contoh untuk menghasilkan listrik sebesar 3 kW dibutuhkan array seluas kira-kira 20 ~ 30 meter persegi. Secara lebih jelas lagi, dengan memakai module produksi Sharp yang bernomor seri NE-J130A yang mempunyai efisiensi 15.3% diperlukan luas 23.1m2 untuk menghasilkan listrik sebesar 3.00 kW. Besarnya kapasitas PLTS yang ingin dipasang menambah luas area pemasangan.
Penerapan Photovoltaic (PV) Power System di Indonesia

Memperhatikan kesuksesan Arab Saudi dalam mengaplikasikan pembangkit listrik PV sebagai pensuplai energi listrik untuk penerangan terowongan, Indonesia dapat pula meniru kesuksesan tersebut bila adanya keseriusan dari pemerintah Indonesia di bidang ini. Penduduk Indonesia yang berjumlah sekitar 220 juta, sebagian besar tinggal di pedesaan dan masih banyak yang belum mendapatkan akses terhadap energi listrik. Sehingga perlu suatu kebijakan yang dapat mendorong penyediaan energi khususnya listrik bagi masyarakat pedesaan.

Energi merupakan salah satu faktor yang penting dalam meningkatkan kegiatan ekonomi. Dengan tersedianya energi, peluang untuk melakukan kegiatan produktif dengan memanfaatkan potensi dan sumber daya setempat cukup banyak. Sehingga pada akhirnya akan meningkatkan perekonomian dan mengurangi tingkat kemiskinan.

Oleh karena itu, perlu suatu kebijakan yang dapat mendorong penyediaan energi khususnya listrik bagi masyarakat pedesaan. Kebijakan tersebut antara lain kebijakan pendanaan. Kebijakan yang diperlukan antara lain dengan memberikan subsidi, insentif fiskal dan berbagai kemudahan fasilitas. Berdasarkan studi komparatif, penulis memandang perlu kebijakan yang komprehensif oleh pemerintah dalam pengembangan energi pedesaan.

Pemerintah Indonesia telah berupaya untuk menyediakan energi bagi masyarakat pedesaan terutama listrik. Pemerintah telah mencanangkan program listrik masuk desa bahkan program listrik bertenaga sumber daya lokal seperti tenaga surya. Namun semua itu belum cukup, karena masih banyak daerah pedesaan terutama di daerah terpencil yang belum terjangkau karena sulitnya medan dan besarnya biaya dan investasi yang diperlukan.

Penerapan PLTS oleh BPPT dimulai dengan pemasangan 80 unit PLTS (Solar Home System, Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk Lampu Penerangan Rumah) di Desa Sukatani, Jawa Barat pada tahun 1987. Setelah itu pada tahun 1991 dilanjutkan dengan proyek Bantuan Presiden (Banpres Listrik Tenaga Surya masuk Desa) untuk pemasangan 3.445 unit SHS di 15 propinsi yang dinilai layak dari segi kebutuhan (tidak terjangkau oleh PLN), kemampuan masyarakat setempat (pembayaran dengan cara mencicil) dan persyaratan teknis lainnya. Program Banpres Listrik Tenaga Surya Masuk Desa yang telah memperoleh sambutan sangat menggembirakan dari masyarakat pedesaan dan telah terbukti dapat berjalan dengan baik akan dijadikan model guna implementasi Program Listrik Tenaga Surya untuk Sejuta Rumah.
Program ini juga merupakan salah upaya untuk mencapai target Pemerintah dalam melistriki seluruh pedesaan dan daerah terpencil di Indonesia dengan ratio elektrifikasi nasional di atas 75 persen. Besarnya biaya investasi untuk per unit PLTS ini mendorong BPPT mencari sumber dana pembiayaan serta membuat pola pengelolaan dan pendanaan. Pola ini terus berubah sejalan dengan kebijakan Pemerintah yang berlaku.

Tabel 2. Pengembangan Energi Alternatif Nasional; dikutip dari Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2005 – 2025

Semenjak tahun 2005, Pemerintah optimis terhadap program-program energi yang dirancangnya melalui Blueprint Pengelolaan Energi Nasional. Banyak jenis energi baru dan terbarukan (EBT) mulai dinyatakan untuk dikelola secara resmi dan serius di tataran nasional. Salah satunya energi surya, dimana merupakan salah satu perhatian pemerintah dalam meningkatkan aplikasi energi alternatif di Indonesia. Energi surya difokuskan untuk memenuhi kebutuhan energi pada sektor Pembangkitan Tenaga Listrik serta menangani kebutuhan energi Rumah Tangga dan Bangunan Komersial.
Kebijakan pemerintah tersebut sangat baik, namun beberapa langkah lain masih harus dilaksanakan. Adanya sinergi antara bidang-bidang yang terkait mutlak diperlukan. Sehingga diharapkan Blueprint tersebut dapat tercapai dengan baik dengan hasil memuaskan. Pemerintahpun telah membuat Roadmap Energi Surya untuk mendeskripsikan target-target spesifik dalam mewujudkan keinginan negara ini.

Tabel 3. Roadmap Energi Surya;
dikutip dari Blueprint Pengelolaan Energi Nasional 2005 – 2025

Kronologi Pelaksanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia
Berikut ini adalah beberapa data seputar pelaksanaan pembangkit listrik bertenaga surya yang diaplikasikan di Indonesia. PLTS di Indonesia (sampai 1997):
· Pengenalan Teknologi Surya melalui program militer 1970
· Proyek PLTS pertama dimulai oleh BPPT, Desa Sukatani, Sukabumi 1988.
· Proyek Sukatani dinyatakan sukses, dilanjutkan dengan program serupa (sasaran 1 juta rumah di desa) melalui dana Banpres, Ausaid, USAID, Novem, Bavarian State Matching Fund, PKT, PPLT dsb, 1989 - 1996;
· PLTS diperoleh dari bantuan international atau dibeli dengan APBN/APBD, dan pelaksanaan oleh perusahaan swasta dan LSM;
· Umumnya PLTS diberikan kepada masyarakat secara 100 % hibah, distribusi/instalasi oleh swasta atau LSM (jumlah terbatas);
· Sasaran “Proyek 1 Juta Rumah” jauh dari tercapai dan proyek tidak dilanjutkan antara lain akibat krisis moneter 1998-2000.
PLTS (terutama pembangkit PV) di Indonesia (2000 - sekarang)Kalangan pemerhati PLTS menilai Proyek tidak berhasil antara lain karena:
· Sangat rentan terhadap ketersediaan dana dari Pemerintah atau Donor;
· Distribusinya cenderung tidak adil/merata karena keterbatasan dana;
· Pelaksanaan distribusi tidak disertai dengan pelayanan “purna instalasi”, tidak ada jaminan keberlanjutan sistim;
· Tidak mendidik masyarakat untuk mandiri (tidak menimbulkan rasa memiliki);
· Tidak mendorong/menghambat proses komersialisasi PLTS yang mampu menjadikan PLTS sebagai komoditas, sebagaimana listrik konvensional (PLN);
· Pelaksanaan proyek menjadi ajang KKN di tingkat Pusat maupun Daerah;
· Dari kaca mata bisnis PLTS, sistem distribusi melalui proyek tidak melahirkan bisnis yang berkesinambungan (sustainable), karena tergantung dari ada tidaknya dana untuk proyek.
Kondisi Photovoltaic (PV) Power System di Inodnesia saat ini:
· Beberapa perusahaan masih aktif dalam distribusi PV di pedesaan.
· Aktivitas utama bisnis PV (retail) berada di Propinsi Lampung, Jawa Barat, Sumatra Selatan, Jambi, Bengkulu,Sulawesi Selatan, dan didaerah lain seperti Bangka Belitung, Bali, NTB, Sulawesi Tenggara, Sulawesi Utara, Sumatra Utara, Riau, aktivitas bisnis ritel baru dalam tahap permulaan.
· Proyek pengadaan PV untuk hibah 100% masih tetap diadakan di hampir seluruh Daerah (Tk I/II), dengan dana APBN/APBD. Praktek ini potensial menjadi penghambat bagi perkembangan bisnis PLTS yang berkelanjutan.
kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya lingkungan dari efek rumah kaca (greenhouse effect) yang menyebabkan global warming, hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar non-fosil.
Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi sudah merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar dan menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga angin, tenaga air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya. Duniapun sudah mulai merubah tren produksi dan penggunaan bahan bakarnya, dari bahan bakar fosil beralih ke bahan bakar non-fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas. .
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan di mana saja : bangunan besar, pabrik, perumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya nyaris tanpa dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar lainnya.Di negara-negara industri maju seperti Jepang, Amerika Serikat, dan beberapa negara di Eropa dengan bantuan subsidi dari pemerintah telah diluncurkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga surya ini. Tidak itu saja di negara-negara sedang berkembang seperti India, Mongol promosi pemakaian sumber energi yang dapat diperbaharui ini terus dilakukan. Untuk lebih mengetahui apa itu pembangkit listrik tenaga surya atau kami singkat dengan PLTS maka dalam tulisan ini akan dijelaskan secara singkat komponen-komponen yang membentuk PLTS, sistim kelistrikan tenaga surya dan trend teknologi yang ada.

KONSEP KERJA SISTEM PLTS
Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan.
Badingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem planet bumi kita.
Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.
Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.
Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.
Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal.

1. Biaya produksi pembuatan sel surya.
Jika kita melihat proses pembuatan sel surya dengan mengambil contoh sel surya silikon yang menempati 90% pangsa pasar sel surya saat ini, maka terlihat adanya proses produksi yang melibatkan modal besar (high capital), yakni industri semikonduktor. Industri semikonduktor ini masih merupakan industri padat modal karena bersandar pada pembuatan dan penyediaan silikon, lebih tepatnya wafer silikon. Sejatinya, silikon sendiri ialah elemen terbanyak kedua di kulit bumi setelah oksigen, sehingga harganya relatif rendah.
Hanya saja, dengan kebutuhan industri semikonduktor yang meminta kadar kemurnian silikon sangat tinggi, sekitar 1 bagian per milyar (1 ppb), biaya pemrosesan silikon untuk semikonduktor menjadi berlipat-lipat. Proses pembuatan silikon sejak dari penambangan, pemurnian dan pemotongan inilah yang memilki andil sekitar 65% dari total harga sebuah sel surya. Data tahun 2004 mengenai harga silikon dunia dengan kadar tersebut kira-kira US$ 50/kg dan terus meningkat dikarenakan adanya permintaan industri semikonduktor maupun elektronik. Pemrosesan seperti pembuatan sel dan enkapsulasi sel surya masing-masing menyumbang 10 dan 25% dari total harga sel surya.

Secara kasar, saat ini, harga sebuah sel surya sekitar US$ 4-5/Watt, belum termasuk pendukungnya. Sehingga jika seorang konsumen hendak membeli sel surya dengan daya 50 Watt, maka perlu menganggarkan biaya sekitar US$ 200-250 (lihat tabel di akhir tulisan).
Agak sedikit melebar, lantas, bisakah kita membuat industri sel surya sendiri agar sel surya bisa lebih mudah terjangkau di pasar sendiri?
Pada dasarnya tentu saja hal ini sangat mungkin dengan beberapa catatan menurut opini saya.
Pertama, pembuatan silikon untuk sel surya atau semikonduktor ialah sebuah usaha padat modal yang sangat besar dari segi investasi. Dan tidak semua negara di dunia yang mampu secara teknologi melakoni pekerjaan besar ini, hanya beberapa negara saja yang mampu membuat silikon dengan kadar yang dibutuhkan maupun wafer silikon, semisal, Amerika, Jerman, Jepang dan Korea. Selain itu, industri pembuatan silikon berkadar tinggi maupun pembuatan wafer silikon ini juga menyedot tenaga listrik yang cukup besar. Namun mengingat bahan dasar silikon seperti pasir silika ini mudah ditermui di Indonesia (lihat kutipan berita Kompas di Blog ini) , dengan dukungan investor dan pemerintah, saya kira kita cukup mampu dalam hal ini. Masak calon PLTN Muria yang heboh 80 trilyun saja kita menyanggupi, membuat sebuah pabrik wafer silikon saja kurang mampu?
Kedua, jika dalam jangka pendek tujuannya ialah memasarkan sel surya sebanyak mungkin, maka kita perlu meniru langkah China dalam memasarkan sel surya di negaranya. Industri-industri China tidak membuat material dasar silikon untuk sel surya ini. Mereka juga tidak memiliki kemampuan dalam membuat mesin-mesin yang dipergunakan pabrik-pabrik mereka untuk membuat sel surya dalam skala besar.
Hanya saja, strategi mereka ialah, mengimpor mesin-mesin pabrik dari Jerman sebagai bahagian dari investasi, serta mengimpor material silikon khusus untuk sel surya dari negaa-negara lain semisal, Jerman, Jepang dan Korea Selatan. Keunggulan komparatif upah pekerja yang murah, membuat sel-sel surya made in China saat ini merajai pasaran sel surya Eropa selain menjadi tuan rumah di negara sendiri. Hal ini saya saksikan sendiri dalam ajang PVSEC-15 di Shanghai, China. Mungkin strategi ini dalam jangka pendek bisa diterapkan di Indonesia. Namun kembali lagi, kita masih menunggu peran investor dan negara dalam hal ini.
2. Biaya perangkat dan pelayanan pendukung.
Memanfaatkan sel surya untuk keperluan apapun membutuhkan perangkat pendukung yang disebut Balance of System (BOS) yang biasanya terdiri atas baterei, inverter, biaya pemasangan serta infrasturktur (lihat gambar berikut). Di sini peran BOS sangat penting sehinga semua ini (Sel surya + BOS) disebut dengan sistem fotovoltaik. Baterei serta pegontrolnya diperlukan untuk meyimpan tenaga listrik untuk pemakaian di malam hari jika diperlukan. Inverter dibutuhkan untuk mengubah keluaran sel surya yang berarus DC menjadi AC sesuai dengan keperluan perumahan. Dan instalasi diperlukan untuk menyelaraskan bentuk (atap) rumah dengan berapa luas sel surya atau daya yang dibutuhkan agar optimal.

Gambar di bawah ini sedikit menggambarkan berapa porsi anggaran yang dibutuhkan pada saat pemasangan dan perbandingannya pada 20 tahun kemudian. Asumsi memakai 1300 Watt menggunakan baterei 35 Ah. Literatur ini menggunakan negara Meksiko sebagai contohnya.

Di sana terlihat bahwa komponen baterei yang memiliki masa pakai optimum yang terbatas (sekitar 4 tahun), memerlukan perhatian khusus terutama karena adanya penambahan biaya ekstra untuk penggantian baterei baru.
Secara perhitungan kasar, harga Sel surya + BOS ini mencapai US$ 8-10/Watt. Sehingga jika hendak menggunakan sel surya di perumahan lengkap dengan sarana pendukungnya untuk 1300 Watt atau 1.3 kW, maka biaya kasar yang perlu diperlukan kira-kira 1300 Watt x (US$ 8 – 10) = US$ 10.400 – 13.000 atau jika di-rupiah-kan sekitar Rp 98.880.000 – 117.000.000 dengan masa pakai 20 tahun lebih dan biaya tambahan untuk penggantian baterei per 4-5 tahun sekali.
Tabel di bawah merupakan simulasi perhitungan biaya yang diperlukan untuk memasang sel surya di sebuah rumah dengan kapasitas daya terpasang sebesar 50 Watt. Jika hendak memasang sel surya di rumah dengan daya 1000 Watt mirip dengan rata-rata daya terpasang pada rumah di Indonesia dari PLN, maka harga total tinggal dikalikan saja dengan 20.

Energi surya adalah sumber energi terbarukan yang sedang dan (kemungkinan) akan berkembang paling cepat. Tapi, teknologi energi surya memiliki kelemahan laten, karena tidak bisa membangkitkan listrik di malam hari atau saat sinar matahari tertutup awan. Lalu bagaimana solusinya?
Sebuah konsorsium bernama SolarReserve menawarkan satu solusi menjanjikan, baik dari segi kehandalan sistem, ekonomi, maupun keamanan lingkungan. Jawabannya ada pada garam.
SolarReserve menggunakan teknologi yang dapat menyimpan energi panas cahaya matahari di dalam larutan garam mendidih. Proyek pertama SolarReserve akan menghasilkan listrik 500 MW (dapat menyediakan listrik sekitar 400 ribu rumah), setara dengan kapasitas pembangkit listrik berbahan bakar batubara, tapi tidak menghasilkan gas rumah kaca.
Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga surya lain, teknologi milik SolarReserve dapat menghasilkan listrik saat langit mendung, bahkan malam hari. Dalam 10 hingga 15 tahun ke depan, SolarReserve merencanakan membangun 10 pembangkit listrik jenis ini.
Pembangkit listrik yang menggabungkan energi surya dan larutan garam ini memiliki prinsip kerja hampir serupa dengan pembangkit listrik tenaga surya di Seville. Di Seville terdapat ratusan cermin yang memantulkan sinar matahari ke sebuah tower. Pada tower ini diletakkan tanki besar berisi air. Energi matahari akan memanaskan air di dalam tanki, lalu menghasilkan uap panas, yang kemudian disalurkan ke turbin-turbin untuk menghasilkan listrik.

Pembangkit listrik tenaga surya (thermal) 11 MW di Seville, Spanyol (Foto: http://www.ens-newswire.com/ens/jun2006/2006-06-30-02.asp)
Pada teknologi milik SolarReserve, mereka tidak menggunakan ‘air biasa’ di dalam tanki, tapi air garam. Ratusan cermin memantulkan cahaya matahari ke tanki, memanaskan air garam hingga 1,000 derajat Fahrenheit (538 derajat Celsius). Air garam mendidih (yang membawa uap panas) lalu dipompa ke generator untuk memutar turbin uap dan menghasilkan listrik.

Diagram pembangkit listrik tenaga surya-garam mendidih
Hingga di sini, prinsip kerja pembangkit milik SolarReserve masih sama dengan pembangkit di Seville. Lalu apa yang membedakan? Pembangkit di Seville tidak dapat beroperasi di malam hari atau saat cuaca mendung, sedangkan milik SolarReserve dapat bekerja 24 jam sehari. Inilah keunggulan utama teknologi baru ini.
Rahasianya adalah karena SolarReserve menggunakan garam, campuran sodium dan potassium nitrate. Larutan tersebut memiliki kemampuan menyimpan panas. Riset yang dilakukan The National Solar Thermal Test Facility menyimpulkan bahwa garam mendidih adalah larutan yang paling baik digunakan menyalurkan energi panas. Selanjutnya lembaga tersebut mengatakan bahwa panas yang tersimpang masih cukup untuk memutar turbin uap tekanan tinggi, walaupun saat tidak ada sinar matahari. Keuntungan lain dari teknologi ini adalah karena tidak melibatkan bahan-bahan yang dapat terbakar, tidak beracun, dan yang paling penting tidak menghasilkan karbon dioksida

PROPOSAL COGENERATOR

PROPOSAL

"KOMPOR TENAGA SURYA“

Diajukan untuk memenuhi tugas energi konversi

Oleh

Annisa Dwi Kharisma (0806440)

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2008

Bab I PENDAHULUAN

Oven surya atau kompor tenaga surya adalah perangkat masak yang menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi. Berhubung kompor jenis ini tidak menggunakan bahan bakar konvensional dan biaya operasinya rendah, organisasi kemanusiaan mempromosikan penggunaannya ke seluruh dunia untuk mengurangi penggundulan hutan dan penggurunan, yang disebabkan oleh penggunaan kayu sebagai bahan bakar untuk memasak.
Kompor surya dapat digunakan di luar rumah, terutama dalam situasi ketika konsumsi bahan bakar minimal atau resiko kebakaran menjadi pertimbangan penting.

Bab II DASAR PEMIKIRAN

Prinsip kerja
Ada berbagai jenis kompor surya. Semuanya menggunakan panas dari dan cahaya matahari untuk memasak makanan. Beberapa prinsip dasar kompor surya adalah sebagai berikut:
Pemusatan cahaya matahari. Beberapa perangkat, biasanya berupa cermin atau sejenis bahan metal/logam yang memantulkan cahaya, digunakan untuk memusatkan cahaya dan panas matahari ke arah area memasak yang kecil, membuat energi lebih terkonsentrasi dan lebih berpotensi menghasilkan panas yang cukup untuk memasak.
Mengubah cahaya menjadi panas. Bagian dalam kompor surya dan panci, dari bahan apapun asal yang berwarna hitam, dapat meningkatkan efektivitas pengubahan cahaya menjadi panas. Panci berwarna hitam dapat menyerap hampir semua cahaya matahari dan mengubahnya menjadi panas, secara mendasar meningkatkan efektivitas kerja kompor surya. Semakin baik kemampuan panci menghantarkan panas, semakin cepat kompor dan oven bekerja.
Memerangkap panas. Upaya mengisolasi udara di dalam kompor dari udara di luarnya akan menjadi penting. Penggunaan bahan yang keras dan bening seperti kantong plastik atau tutup panci berbahan kaca memungkinkan cahaya untuk masuk ke dalam panci. Setelah cahaya terserap dan berubah jadi panas, kantong plastik atau tutup berbahan gelas akan memerangkap panas di dalamnya seperti efek rumah kaca. Hal ini memungkinkan kompor untuk mencapai temperatur yang sama ketika hari dingin dan berangin seperti halnya ketika hari cerah dan panas.
Strategi memanaskan suatu barang dengan menggunakan tenaga matahari menjadi kurang efektif jika hanya menggunakan salah satu prinsip tersebut di atas. Pada umumnya kompor surya menggunakan sedikitnya dua cara atau bahkan ketiga prinsip dasar kompor surya untuk menghasilkan temperatur yang cukup untuk memasak.
Terlepas dari kebutuhan akan adanya cahaya matahari dan kebutuhan untuk menempatkan kompor surya pada posisi yang tepat sebelum menggunakannya, kompor ini tidak berbeda jauh dengan kompor konvensional. Namun demikian, salah satu kerugiannya adalah karena kompor surya umumnya mematangkan makanan pada saat hari panas, ketika orang-orang cenderung enggan memakan makanan yang panas. Bagaimanapun, penggunaan panci tebal yang lambat menghantarkan panas (seperti panci dari besi tuang/cor) dapat mengurangi kecepatan hilangnya panas dan dengan menggabungkannya dengan penggunaan pengisolasi panas, kompor dapat tetap menghangatkan makanan sampai malam hari.
Penutup kompor biasanya dapat dibuka untuk menempatkan panci ke dalamnya. Kotak kompor umumnya mempunyai satu atau lebih pemantul cahaya dari bahan kertas alumunium atau bahan reflektif lainnya untuk memantulkan lebih banyak cahaya ke bagian dalam kotak. Panci pemasak dan bagian dalam bawah kompor sebaiknya berwarna gelap atau hitam. Dinding bagian dalam kompor harus dapat memantulkan cahaya untuk mengurangi hilangnya panas dan mengarahkan pantulan cahaya ke arah panci dan dasar kompor yang berwarna gelap, yang bersentuhan langsung dengan panci.

Kompor berbentuk kotak
Isolasi panas pada bagian dalam kompor berbentuk kotak ini harus mampu menahan panas hingga 150 °C tanpa meleleh atau menghasilkan gas. Remasan kertas, wol, sisa kain, rumput kering, potongan kardus, dan sebagainya dapat digunakan sebagai isolasi panas pada dinding kompor.
Berhubung umumnya panas lolos melalui penutup kaca/plastik, hanya sedikit bahan isolasi pada dinding yang dibutuhkan. Bagian tutup yang transparan terbuat dari gelas, yang tahan lama tapi sulit penggunaannya atau kantong plastik oven tahan panas yang lebih mudah digunakan, ringan dan murah tapi tidak tahan lama. Jika panci dan/atau bahan bagian dasar kompor berwarna hitam sulit didapatkan, bisa dengan menggunakan cat semprot hitam (yang tidak beracun ketika panas), cat tempera hitam (cat berbahan dasar telur), atau jelaga pada bagian-bagian yang sebaiknya berwarna gelap.
Kompor berbentuk kotal umumnya mencapai temperatur 150°C. Ini berarti tidak sepanas oven konvensional, tetapi tetap dapat mematangkan makanan dalam waktu yang lebih lama. Makanan yang mengandung air tidak akan dapat mencapai panas lebih dari 100°C, jadi tidak perlu berusaha mencapai temperatur seperti yang tercantum pada buku masakan standar. Karena tidak dapat mencapai temperatur yang tinggi, makanan dapat dimasak sepanjang hari tanpa khawatir menjadi hangus. Namun demikian, memasak dengan kompor ini sebaiknya dilakukan sebelum tengah hari. Bergantung pada lokasi berdasarkan garis lintang dan cuaca, makanan dapat dimasak baik pada pagi hari atau siang hari. Kompor juga dapat digunakan untuk menghangatkan makanan dan minuman serta untuk mempasturisasi air dan susu.
Kompor berbentuk kotak dapat dibuat sendiri dengan menggunakan bahan seadanya atau dibuat oleh pabrik untuk dijual. Bentuknya berkisar dari kompor dari kardus kecil, cocok untuk memasak satu jenis masakan pada saat hari terang hingga kompor dari bahan kayu dan gelas yang dibangun di bagian rumah yang paling banyak kena sinar matahari.
Meskipun kompor ini ditemukan oleh Horace de Saussure, seorang naturalis Swiss, sejak tahun 1767, kompor surya baru populer sekitar tahun 1970an. Perangkat masak yang sederhana dan berguna ini semakin banyak digunakan di berbagai negara di seluruh dunia. Index terperinci mengenai negara-negara pengguna kompor surya ini dapat ditemukan di sini. here.

Kompor Panel
Kompor surya berbentuk panel ini sangat murah biayanya, terbuat dari panel yang berkilat untuk mengarahkan sinar matahari pada panci pemasak yang diselubungi oleh kantong plastik (tahan panas). Model yang paling umum adalah "CooKit", dikembangkan sejak tahun 1994 oleh Solar Cookers International. Kompor jenis ini seringkali diproduksi secara lokal dengan cara menempelkan bahan pemantul cahaya seperti kertas aluminium di atas kepingan karton/kardus yang dipotong secara khusus. Kompor jenis ini ringan dan dapat disimpan dengan cara melipatnya. Jika kompor ini dipasang, ukurannya sekitar 1 m x 1.3 m. Di Amerika Serikat, jika mengunakan materi yang dibeli secara grosir, biaya pembuatannya berkisar USD 5. Namun, "CooKit" juga dapat dibuat dari bahan-bahan bekas seperti kardus bekas dan kertas alumunium dari bagian dalam kotak rokok.
Kompor "CooKit" merupakan kompor surya yang dapat menghasilkan panas yang rendah sampai dengan sedang. Kompor ini dengan mudah dapat mencapai temperatur untuk mempasteurisasikan air atau memasak beras. Pada hari yang cerah, sebuah "CooKit" dapat mengumpulkan tenaga matahari cukup untuk memasak nasi, daging atau sayuran bagi keluarga dengan tiga sampai empat orang anak. Keluarga yang lebih besar jumlahnya dapat menggunakan 2 buah kompor atau lebih.
Untuk menggunakan kompor panel, kita harus melipatnya hingga berbentuk mangkuk. Makanan ditempatkan dalam panci berwarna gelap dan tertutup rapat. Kemudian panci dibungkus dengan plastik bening yang diikat atau dijepit erat dan diletakkan di dalam kompor. Kompor ditempatkan di bawah matahari hingga makanan matang, umumnya membutuhkan waktu beberapa jam untuk memasak makanan bagi sebuah keluarga. Untuk mempercepat waktu memasak, panci dapat ditaruh di atas tongkat atau kawat sehingga udara panas dapat bersirkulasi di bawahnya.
Kantong plastik tahan panas (yang biasa digunakan untuk memanggang dalam oven konvensional) dapat digunakan kembali selama lebih dari sebulan. Namun demikian, kantong plastik jenis apapun dapat digunakan asalkan kantong plastiknya tidak langsung bersentuhan dengan panci yang panas dan menjadi meleleh, misalnya dengan memasang rak kawat atau tongkat. Fungsi kantong plastik ini adalah untuk memerangkap udara panas di sekitar panci. Hal ini tidak diperlukan pada hari yang sangat cerah dan tak berangin.
Produk yang mutakhir adalah "HotPot" yang dikembangkan oleh US NGO Solar Household Energy, Inc. Perangkat masak ini berupa suatu panci gelas besar dengan penutup gelas dan didalamnya tergantung panci hitam. Rancangan ini mempunyai kelebihan berupa hasil pemanasan yang sangat merata karena sinar matahari dapat mencapai seluruh bagian panci selama masa pemasakan. Keuntungan lainnya adalah penutup panci yang bening memungkinkan kita mengawasi makanan yang dimasak tanpa membuka penutupnya. "HotPot" merupakan alternatif dari penggunaan kantong plastik dalam kompor surya berbentuk panel.

Ceret Surya
Ceret Surya adalah perangkat pemanas bertenaga matahari yang sanggup memanaskan air sampai mendidih hanya dengan menggunakan tenaga matahari. Biasanya digunakan teknologi tabung gelas surya kedap udara untuk menangkap, mengakumulasi dan menyimpan tenaga matahari yang digunakan untuk memanaskan ceret.
Karena sanggup menghasilkan panas yang tetap hingga setinggi 220 ° C, selain memanaskan cairan, tabung gelas surya kedap udara juga dapat menghasilkan panas yang kering sehingga dapat berfungsi sebagai oven dan autoclaves. Terlebih lagi tabung gelas surya kedap udara bekerja dengan mengakumulasi tenaga panas surya (dibandingkan karena mengkonsentrasikannya), dengan demikian perangkat ini dapat berfungsi dengan cahaya matahari yang tersebar dan sama sekali tidak perlu selalu menjejak cahaya matahari. Jika ceret surya menggunakan teknologi tabung surya kedap udara, fasilitas kedap udaranya ini dapat menjaga agar air yang sudah dipanaskan tetap panas sepanjang malam.

Kompor Parabola
Meskipun jenis kompor surya ini dapat memasak sebaik kompor konvesional, namun kompor ini sulit dibuat. Kompor parabola mampu mencapai panas yang tinggi dan memasak dengan cepat, namun senantiasa membutuhkan pengaturan dan pengawasan agar dapat beroperasi dengan aman. Jumlahnya di seluruh dunia sekitar beberapa ratus ribu buah, kebanyakan ada di Cina. Perangkat ini terutama berguna bagi institusi masak berskala besar.
Mangkuk Surya adalah teknologi pemusatan (cahaya matahari) yang khas digunakan oleh Solar Kitchen di Auroville India. Tidak seperti teknologi pemusatan (cahaya matahari) lainnya yang menggunakan sistem pemantulan yang harus mengikuti pergerakan matahari, mangkuk surya mengunakan pemantul statis berbentuk lempengan bundar setengah cekung bekerja dengan cara yang berbeda.
Mangkuk surya dipasang diatas dapur bersama Auroville, Dapur Surya. Pemusat cahaya matahari berbentuk bundar, berdiameter 15 m, dipasang mencondong dan terintegrasi dengan atap Dapur Surya. Struktur penyangga mangkuk terbentuk dari 96 buah segmen semen-ferro siap pasang, bagian dalamnya dilapisi dengan 11 000 buah cermin kecil. Dinding-dinding yang terbuat dari bata padat menyangga seluruh struktur. Sebuah perangkat penerimaan penjejak cahaya matahari dipasang tergantung di atas mangkuk, yang secara otomatis diatur oleh mekanisme komputer agar cahaya matahari senantiasa berada pada titik fokusnya. Mangkuk Surya menghasilkan panas berkapasitas 75 kW, yang selanjutnya menghasilkan cukup banyak uap air untuk memasak 1200 porsi makanan pada hari cerah. Sistem ini mempunyai dua buah pemanas diesel sebagai cadangan ketika hari mendung.

Kompor Hibrid
Oven surya hibrid adalah jenis oven yang menggunakan baik elemen-elemen yang digunakan pada kompor surya berbentuk kotak maupun elemen pemanasan listrik konvensional sehingga dapat berfungsi ketika hari mendung dan pada malam hari. Dengan demikian oven surya hibrid menjadi tidak terlalu tergantung pada keberadaan matahari. Namun demikian, kompor hibrid ini harganya tidak semurah kompor surya jenis lainnya sehingga tidak terlalu populer di negara dunia ketiga.
Kompor surya hibrid terdiri dari besi pemanggang dan reflektor parabola yang dapat diatur penempatannya, keduanya yang tergantung pada sebuah standar kaki-tiga. Kemampuan kompor surya hibrid melebihi kompor surya berbentuk kotak dalam hal temperatur dan waktu pemasakan. Ketika tidak ada tenaga matahari, kompor ini dapat menggunakan jenis bahan bakar lainnya sebagai sumber pemanasan, termasuk gas, listrik, kayu bakar dan sebagainya. Pemanggang standar kaki-tiga hibrid ini tergolong revolusioner karena hampir setiap bagiannya dapat dibuat dari barang bekas.

BAB III TUJUAN

Keuntungan bagi lingkungan
Kompor surya hanyalah salah satu cara dari berbagai penggunaan energi alternatif, yang dapat dimanfaatkan oleh berbagai kalangan. Sebuah kompor surya yang dapat diandalkan dapat dibuat dari bahan-bahan sehari-hari dalam beberapa jam saja atau dapat pula dibeli di pasaran.
Kompor surya dapat memasak apapun yang dapat dimasak oleh kompor atau oven konvensional - baik memanggang roti, mengukus sayuran sampai dengan memanggang daging. Kompor surya memungkinkan semua aktivitas tersebut, tanpa memperparah pemanasan global atau memperpanas dapur dan memperbesar kebutuhan terhadap sistem pendingin. Hampir 75 % rumah tangga di Amerika Serikat menyiapkan masakan sedikitnya sekali dalam sehari, 1/3 bagian diantaranya memasak 2 jenis masakan atau lebih. Salah satu dari aktivitas memasak tersebut dapat dilakukan dengan cara yang ramah lingkungan, dengan menggunakan kompor surya.
Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) melaporkan bahwa memasak dengan kayubakar setara dengan merokok dua bungkus rokok dalam sehari. Menghirup asap dari kayubakar dapat mengakibatkan penyakit saluran pernapasan dan kematian. Salah satu solusi yang dianjurkan untuk masalah ini adalah pemasakan dengan tenaga matahari, yang sama sekali tidak menghasilkan asap. Sistem ini hanya menggunakan tenaga matahari yang cuma-cuma dan berlimpah.

Proyek Kompor Tenaga Surya

Bakeri di Lesotho
Michael Hones dari Jerman telah berhasil menyelenggarakan program pemasakan dengan tenaga matahari di Lesotho, memungkinkan sekelompok wanita penduduk setempat membangun usaha bakeri bersama dengan menggunakan oven surya.

Penggunaan di Kamp Pengungsi Darfur
Kardus, kertas alumunium dan kantong plastik yang digunakan untuk membuat sekitar 10 000 buah kompor surya telah disumbangkan kepada kamp pengungsi Iridimi dan Touloum di Chad berkat usaha berbagai yayasan seperti Jewish World Watch, yayasan Belanda KoZon dan Solar Cookers International. Para pengungsi membuat sendiri kompor mereka dengan menggunakan bahan-bahan sumbangan dan perekat Arabic gum, dan kemudian menggunakan kompor ini untuk memasak makan siang dan malam. Tujuan proyek ini adalah untuk mengurangi kebutuhan para wanita Darfur keluar dari kamp untuk mencari kayubakar, aktivitas beresiko tinggi yang memungkinkan mereka dipukuli, diperkosa, diculik atau dibunuh. Ini juga berhasil mengurangi lamanya waktu para wanita tersebut menjagai api dan terpapar asap kayubakar, sehingga mereka menjadi lebih sehat dan mempunyai lebih banyak waktu untuk berkebun dan membuat kerajinan tangan untuk diekspor.

Desa Kompor Tenaga Surga di India
Desa kompor tenaga surya di India Bysanivaripalle, desa penghasil sutera, 125 km di sebelah barat laut Tirupati, Andhra Pradesh, adalah desa pelopor (pengguna kompor tenaga surya), seluruh desa hanya menggunakan tenaga surya untuk memasak. Intersol, organisasi non pemerintah dari Austria, mensponsori penyediaan kompor surya berbentuk parabola yang bertenaga tinggi "Sk-14" pada tahun 2004.

Bab IV PENUTUPAN

Semoga dapat menginspirasi untuk pembuatan sumber enegi selanjutnya. Terima kasih

COGENERATOR

MENGUBAH SAMPAH MENJADI LISTRIK

Shigehiro adalah general business manager Eco Valley Utashinai, sebuah perusahaan yang mengubah sampah menjadi energi dengan menggunakan teknologi plasma arc, sebuah “sentakan” listrik yang mengionisasi gas dalam sebuah bilik (chamber) dan menghasilkan temperatur lebih dari 16.000°C, setara dengan 3 kali panasnya permukaan matahari. Sebuah teknologi seharga USD 59 juta, yang untuk menutupi investasi yang besar itu diperlukan timbunan sampah yang melimpah. Begitulah berita yang saya baca di majalah Nature online yang kebetulan bisa diakses gratis kalau komputer jinjing saya dicolokin ke jaringan di institut tempat saya kerja. Sebelumnya mohon maaf (dan koreksinya) kalau banyak istilah teknis yang saya juga bingung mencari atau salah memberikan padanannya dalam bahasa Indonesia, terutama pada istilah-istilah yang berhubungan dengan teknologi plasma arc ini.
Menurut artikel itu, secara teori pembuangan sampah akan menjadi bisnis yang menguntungkan dan ramah lingkungan dengan mengubah sampah yang digaskan (gassified waste) menjadi energi. Di atas kertas, sampah padat perkotaan (SPP) mengandung sepertiga hingga setengah energi batubara pertonnya dan mampu untuk memasok energi dalam skala nasional. Pembangkit plasma Utashinai adalah satu-satunya fasilitas pendaur ulang SPP menjadi energi yang sudah beroperasi dan mampu untuk bertahan hidup sejak tahun 2002.
Beberapa perusahaan, yang berharap mampu meningkatkan kinerja yang sudah dihasilkan Jepang, saat ini juga tengah merancang fasilitas plasma arc mereka. Geoplasma, sebuah perusahaan yang berbasis di Atlanta bahkan sedang dalam tahap akhir perancangan sebuah pembangkit dengan ukuran yang 10 kali lebih besar daripada Utashinai yang akan dibangun di St Lucie, Florida. Jika rancangan ini selesai, maka pada tahun 2009 pembangkit ini akan mampu mengubah 2.700 ton sampah per hari menjadi energi listrik. Sementara itu Startech Environmental di Wilton, Connecticut mengumumkan kontraknya untuk membangun fasilitas serupa dengan kapasitas 180 ton per hari di Panama. Perusahaan lainnya yang saat ini masih dalam tahap negosiasi untuk pembangunan fasilitas serupa di Ottawa dan Barcelona adalah Plasco Energy Group di Ontario.
Plasma arc sendiri sebenarnya adalah sebuah teknologi lama, meskipun pemanfaatannya untuk pengolahan sampah dalam skala besar masih termasuk baru. Teknologi ini telah dikembangkan dan digunakan oleh NASA sejak tahun 60-an untuk mensimulasikan temperatur tinggi yang dialami pesawat ruang angkasa ketika memasuki atmosfer bumi. Semenjak perusahaan-perusahaan seperti Startech dan Westinghouse Plasma di Madison mengembangkan plasma arc pada tahun 90-an yang digunakan oleh Geoplasma untuk mengolah sampah, “obor” plasma (plasma torches) ini banyak digunakan untuk melumerkan sisa logam atau menghancurkan material yang berbahaya.
Obor ini dibuat dengan mengionisasi udara dalam bilik dengan sebuah powerful electric arc (apa ya padanannya dalam bahasa Indonesia?) untuk membangkitkan plasma, yang selanjutnya digunakan untuk memanaskan SPP, arang (coke), dan batu kapur (limestone) dalam sebuah bilik yang miskin atau hampa(?) oksigen (oxygen-starved chamber). Dalam kondisi ini, obor plasma akan memanasi campuran tersebut hingga suhu di atas 1500°C untuk mem-vitrifikasi (vitrify: change into glass or a glass-like substance by applying heat) material anorganik dalam SPP tanpa terjadi pembakaran (combution). Ampas/sisa yang tidak berbahaya yang dihasilkan dari proses ini dapat digunakan sebagai bahan konstruksi, meskipun harganya tidak cukup komersial alias tidak terlalu menguntungkan.
Yang lebih penting lagi, panas yang ada mampu menguraikan molekul organik dalam SPP. Jika dalam pembakaran yang biasa akan dihasilkan banyak gas karbon dioksida, maka dalam sebuah lingkungan dimana jumlah oksigennya terbatas, SPP akan diubah menjadi sebuah campuran dengan kandungan gas utama karbon monoksida dan hidrogen yang disebut syngas. Nah syngas inilah yang bisa dimanfaatkan untuk menggerakan turbin gas. Hidrogen yang dimurnikan bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan campuran gas yang dihasilkan dari sampah ini terlebih dahulu harus diolah lagi untuk mengurangi kandungan polutan seperti nitrogen oksida dan dioksin, yang akan masuk ke dalam turbin atau lepas ke atmosfer.
Jepang sudah cukup sukses dengan teknologi ini. Pembangkit Utashinai sudah mampu menghasilkan 3000 megawatt energi per tahun, yang semuanya digunakan untuk menjalankan pembangkit tersebut. Nah sekarang mereka sedang bingung mencari sampah, karena suplai sampah di kota itu semakin berkurang. Namun demikian, selama ini ternyata baru 60% sampah (dari yang diharapkan oleh perusahaan) yang bisa diolah, selain itu energi listrik yang dihasilkan masih terbatas untuk digunakan oleh pembangkit itu saja, belum ada yang dijual. Fasilitas yang ada juga mengalami masalah operasional, dimana satu dari 2 fasilitas plasma arc yang ada sering tak beroperasi untuk perbaikan. Dan kalau kedua fasilitas yang ada itu berjalan semua, eh sampahnya yang tidak cukup.
Mengimpor sampah, itulah salah satu alternatif yang ada agar pembangkit Utashinai bisa tetap beroperasi optimal. Sayangnya penduduk di sana masih tidak bersedia jika daerah tempat tinggalnya dijadikan tempat penimbunan atau pengolahan sampah dari daerah lain. “Tidak ada orang yang punya persepsi yang baik tentang sampah!” begitu kira-kira kata Shigehiro.
Pada pembangkit Utashinai, energi yang mampu diubah menjadi listrik hanya 15% saja, karena turbin gas yang digunakan dalam pembangkit ini lebih murah harganya jika dibandingkan dengan apa yang tengah dirancang oleh Geoplasma. Geoplasma rencananya akan menggunakan turbin gas seharga USD 40 juta dengan efisiensi 40%.
Meskipun teknologi ini memiliki potensi yang menakjubkan untuk mengurangi tumpukan sampah yang menggunung, namun penggerak lingkungan masih saja mewaspadai akan potensi polutan yang ada dalam syngas. Dalam laporan tahun 2006 tentang strategi konversi termal SPP, Greenaction for Health and Environmental Justice yang berbasis di Kalifornia menyebut teknologi plasma arc dan gasifikasi dengan pemanasan tinggi lainnya sebagai incenerator yang tersamar.

Konversi Energi Surya

Solar Cell : Sumber Energi masa depan yang rah lingkungan
Sumber: BeritaIptek.com

Energi adalah satu kata yang mempunyai makna sangat luas karena tidak ada aktivitas di alam raya ini yang bergerak tanpa energi dan itulah sebabnya kata salah seorang professor di Jepang bahwa hampir semua perselisihan di dunia ini, berpangkal pada perebutan sumber energi.

Secara umum sumber energi dikategorikan menjadi dua bagian yaitu non-renewable energy dan renewable energy. Sumber energi fosil adalah termasuk kelompok yang pertama yang sebagaian besar aktivitas di dunia ini menggunakan energi konvensional ini.

Sekitar tahun delapan puluhan ketika para ahli di Indonesia menawarkan sumber energi alternatif yang banyak digunakan di negara maju yaitu nuklir, banyak terjadi pertentangan dan perdebatan yang cukup panjang sehingga mengkandaskan rencana penggunaan sumber energi yang dinilai sangat membahayakan itu. Diantara usulan yang banyak dilontarkan kala itu adalah mengapa kita tidak menggunakan sumber energi surya. Memang tidak diragukan lagi bahwa solar cell adalah salah satu sumber energi yang ramah lingkungan dan sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama proses konversi energi, dan lagi sumber energinya banyak tersedia di alam, yaitu sinar matahari, terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari sepanjang tahun.

Permasalahan mendasar dalam teknologi solar cell adalah efisiensi yang sangat rendah dalam merubah energi surya menjadi energi listrik, yang sampai saat ini efisiensi tertinggi yang bisa dicapai tidak lebih dari 20%, itupun dalam skala laboratorium

Untuk itu di negara-negara maju, penelitian tentang solar cell ini mendapatkan perhatian yang sangat besar, terlebih dengan isu bersih lingkungan・yang marak digembar gemborkan.

Dari cahaya menjadi Listrik

Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Sedangkan struktur dari solar cell adalah seperti ditunjukkan dalam gambar 1.




Gambar 1. Struktur lapisan tipis solar sel secara umum


Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada gambar 2. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari.




Gambar 2. Spektrum radiasi sinar matahari


Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu saja (lihat gambar 3), dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan utk mengeluarkan electron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari ikatan kovalennya, energi foton (hc/v harus sedikit 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 sel. Karenanya sangatlah penting pada solar sel untuk mengatur bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari semikonduktor yang dipergunakan.




Gambar 3. Radiative transition of solar cell

Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan remombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.

Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe₂ yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor.







Dari begitu banyak keuntungan solar cell seperti telah diuraikan diatas ternyata tidak polemik tidak kemudian berhenti begitu saja, masih ada yang mengatakan memang benar solar cell ketika melakukan proses perubahan energi tidak ada polusi yang dihasilkan, tetapi sudahkah kita menghitung berapa besar polusi yang telah dihasilkan dalam proses pembuatannya, dibandingkan kecilnya efisiensi yang dihasilkan. Nah tantangannya disini adalah memang bagaimana untuk menaikkan efisiensi, yang tentunya akan berdampak kepada nilai ekonomisnya. (RTW)

(Oleh Rusminto Tjatur WIDODO, Dosen EEPIS-ITS Surabaya dan mahasiswa Program Doktor jurusan Nano Structure and Advanced Materials, Universitas Kagoshima Jepang)

Cara kerja Solar Cell [e]

Submitted by admin on Wed, 28/11/2007 - 14:16.

Susunan sebuah solar cell, sama dengan sebuah dioda, terdiri dari dua lapisan yang dinamakan PN juction. PN junction itu diperoleh dengan jalan menodai sebatang bahan semikonduktor silikon murni ( valensinya 4 ) dengan impuriti yang bervalensi 3 pada bagian sebelah kiri, dan yang di sebelah kanan dinodai dengan impuriti bervalensi 5.

Sehingga pada bagian kiri terbentuk silikon yang tidak murni lagi dan dinamakan silikon jenis P, sedangkan yang sebelah kanan dinamakan silikon jenis N. Di dalam silikon murni terdapat dua macam pembawa muatan listrik yang seimbang. Pembawa muatan listrik yang positip dinamakan hole, sedangkan yang negatip dinamakan elektron. Setelah dilakukan proses penodaan itu, di dalam silikon jenis P terbentuk hole ( pembawa muatan listrik positip ) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya. Oleh karena itu di dalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan mayoritas, sedangkan elektron merupakan pembawa muatan minoritas. Sebaliknya, di dalam silikon jenis N terbentuk elektron dalam jumlah yang sangat besar sehingga disebut pembawa muatan mayoritas, dan hole disebut pembawa muatan minoritas.

Di dalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan bagian N. Oleh karena itu dinamakan PN junction. Bila sekarang, bagian P dihubungkan dengan kutub positip dari sebuah batere, sedangkan kutub negatipnya dihubungkan dengan bagian N, maka terjadi hubungan yang dinamakan "forward bias".

Dalam keadaan forward bias, di dalam rangkaian itu timbul arus listrik yang disebabkan oleh kedua macam pembawa muatan. Jadi arus listrik yang mengalir di dalam PN junction disebabkan oleh gerakan hole dan gerakan elektron. Arus listrik itu mengalir searah dengan gerakan hole, tapi berlawanan arah dengan gerakan elektron. Sekedar untuk lebih menjelaskan, elektron yang bergerak di dalam bahan konduktor dapat menimbulkan energi listrik. Dan energi listrik inilah yang disebut sebagai arus listrik yang mengalir berlawanan arah dengan gerakan elektron.
Tapi, bila bagian P dihubungkan dengan kutup negatip dari batere dan bagian N dihubungkan dengan kutub positipnya, maka sekarang terbentuk hubungan yang dinamakan "reverse bias". Dengan keadaan seperti ini, maka hole ( pembawa muatan positip ) dapat tersambung langsung ke kutub positip, sedangkan elektron juga langsung ke kutub positip. Jadi, jelas di dalam PN junction tidak ada gerakan pembawa muatan mayoritas baik yang hole maupun yang elektron. Sedangkan pembawa muatan minoritas (elektron) di dalam bagian P bergerak berusaha untuk mencapai kutub positip batere. Demikian pula pembawa muatan minoritas ( hole ) di dalam bagian N juga bergerak berusaha mencapai kutub negatip. Karena itu, dalam keadaan reverse bias, di dalam PN junction ada juga arus yang timbul meskipun dalam jumlah yang sangat kecil ( mikro ampere ). Arus ini sering disebut dengan reverse saturation current atau leakage current ( arus bocor ).

Ada yang menarik dalam keadaan reverse bias itu. Bila suhu PN juction tsb dinaikkan ternyata dapat memperbesar arus bocor yang timbul itu. Berarti bila diberi energi (panas), pembawa muatan minoritas di dalam PN junction bertambah banyak. Karena cahaya itu merupakan salah satu bentuk energi, maka bila ada cahaya yang menimpa suatu PN junction dapat juga menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan pembawa muatan. Gejala seperti ini dinamakan fotokonduktif. Berdasarkan gejala fotokonduktif itu maka dibuat komponen elektronik fotodioda dari PN junction itu.
Dalam keadaan reverse bias, dengan memperbesar intensitas cahaya yang menimpa fotodioda dapat meningkatkan aras arus bocornya. Arus bocor dapat juga diperbesar dengan memperbesar tegangan batere (tegangan reverse), tapi penambahan arus bocornya itu tidak signifikan. Bila batere dalam rangkaian reverse bias itu dilepas dan diganti dengan beban tahanan, maka pemberian cahaya itu dapat menimbulkan pembawa muatan baik hole maupun elektron. Jika iluminasi cahaya itu ditingkatkan, ternyata arus yang timbul semakin besar. Gejala seperti ini dinamakan photovoltaic. Cahaya dapat memberikan energi yang cukup besar untuk memperbesar jumlah hole pada bagian P dan jumlah elektron pada bagian N. Berdasarkan gejala photovoltaic ini maka dapat diciptakan komponen elektronik photovoltaic cell. Karena biasanya matahari sebagai sumber cahaya, maka photovoltaic cell sering juga disebut solar cell (sel surya) atau solar energy converter.

Jadi sel surya itu pada dasarnya sebuah foto dioda yang besar dan dirancang dengan mengacu pada gejala photovoltaic sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan daya yang sebesar mungkin. Silikon jenis P merupakan lapisan permukaan yang dibuat sangat tipis supaya cahaya matahari dapat menembus langsung mencapai junction. Bagian P ini diberi lapisan nikel yang berbentuk cincin, sebagai terminal keluaran positip. Di bawah bagian P terdapat bagian jenis N yang dilapisi dengan nikel juga sebagai terminal keluaran negatip.

Untuk mendapatkan daya yang cukup besar diperlukan banyak sel surya. Biasanya sel-sel surya itu sudah disusun sehingga berbentuk panel, dan dinamakan panel photovoltaic (PV). PV sebagai sumber daya listrik pertama kali digunakan di satelit. 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 rumah. Bahkan Sanyo sudah membuat PV yang semi transparan sehingga dapat digunakan sebagai pengganti kaca jendela. Sel surya di Indonesia sudah mulai banyak dimanfaatkan, terutama sebagai energi penerangan di malam hari. Juga sudah dilakukan uji coba untuk membuat mobil tenaga surya. Sekarang, pemerintah sedang memikirkan untuk mengembangkan pemanfaatan sel surya ke daerah-daerah transmigrasi.

Artikel Iptek - Bidang Energi dan Sumber Daya Alam

Teknologi Sel Surya untuk Energi Masa Depan

Oleh Brian Yuliarto

Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sebenarnya sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 10²⁴ joule pertahun. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1% saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10% sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Perkembangan yang pesat dari industri sel surya (solar sel) di mana pada tahun 2004 telah menyentuh level 1000 MW membuat banyak kalangan semakin melirik sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan ini.

Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69% dari total energi pancaran matahari [1]. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 10<> joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 10¹⁷ Watt [1]. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0.1% saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10% sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini [2].

Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak 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 1905. Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang  dan frekuensi photon V dirumuskan dengan persamaan:

E = h.c/

Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10^-34 J.s) dan c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 10⁸ m/s). Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu [3]. Dengan menggunakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah menjadi energi listrik.

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 untuk mendapatkan divais solar sel yang murah dan mudah dalam pembuatannya.

Tipe pertama yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal. Tipe ini dalam perkembangannya mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi. Masalah terbesar yang dihadapi dalam pengembangan silikon kristal tunggal untuk dapat diproduksi secara komersial adalah harga yang sangat tinggi sehingga membuat solar sel panel yang dihasilkan menjadi tidak efisien sebagai sumber energi alternatif. Sebagian besar silikon kristal tunggal komersial memiliki efisiensi pada kisaran 16-17%, bahkan silikon solar sel hasil produksi SunPower memiliki efisiensi hingga 20%[www.sunpowercorp.com]. Bersama perusahaan Shell Solar, SunPower menjadi perusahaan yang menguasai pasar silikon kristal tunggal untuk solar sel.

Jenis solar sel yang kedua adalah tipe wafer silikon poli kristal. Saat ini, hampir sebagian 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 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 pembuatan yang lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal. Perusahaan yang aktif memproduksi tipe solar sel ini adalah GT Solar, BP, Sharp, dan Kyocera Solar.

Kedua jenis silikon wafer di atas dikenal sabagai generasi pertama dari solar sel yang memiliki ketebalan pada kisaran 180 hingga 240 mikro meter. Penelitian yang lebih dulu dan telah lama dilakukan oleh para peneliti menjadikan solar sel berbasis silikon ini telah menjadi teknologi yang berkembang dan banyak dikuasai oleh peneliti maupun dunia industri. Divais solar sel ini dalam perkembangannya telah mampu mencapai usia aktif mencapai 25 tahun [1]. Modifikasi untuk membuat lebih rendah biaya pembuatan juga dilakukan dengan membuat pita silikon (ribbon si) yaitu dengan membuat lapisan dari cairan silikon dan membentuknya dalam struktur multi kristal. Meskipun tipe sel surya pita silikon ini memiliki efisiensi yang lebih rendah (13-15%), tetapi biaya produksinya bisa lebih dihemat mengingat silikon yang terbuang dengan menggunakan cairan silikon akan lebih sedikit.

Generasi kedua solar sel adalah solar sel tipe lapisan tipis (thin film). Ide pembuatan jenis solar sel lapisan tipis adalah untuk mengurangi biaya pembuatan solar sel mengingat tipe ini hanya menggunakan kurang dari 1% dari bahan baku silikon jika dibandingkan dengan bahan baku untuk tipe silikon wafer. Dengan penghematan yang tinggi pada bahun baku seperti itu membuat harga per KwH energi yang dibangkitkan menjadi bisa lebih murah.

Metode yang paling sering dipakai dalam pembuatan silikon jenis lapisan tipis ini adalah dengan PECVD dari gas silane dan hidrogen. Lapisan yang dibuat dengan metode ini menghasilkan silikon yang tidak memiliki arah orientasi kristal atau yang dikenal sebagai amorphous silikon (non kristal). Selain menggunakan material dari silikon, solar sel lapisan tipis juga dibuat dari bahan semikonduktor lainnya yang memiliki efisiensi solar sel tinggi seperti Cadmium Telluride (Cd Te) dan Copper Indium Gallium Selenide (CIGS).

Efisiensi tertinggi saat ini yang bisa dihasilkan oleh jenis solar sel lapisan tipis ini adalah sebesar 19,5% yang berasal dari solar sel CIGS [5]. Keunggulan lainnya dengan menggunakan tipe lapisan tipis adalah semikonduktor sebagai lapisan solar sel bisa dideposisi pada substrat yang lentur sehingga menghasilkan divais solar sel yang fleksibel. Kedua generasi dari solar sel ini masih mendominasi pasaran solar sel di seluruh dunia dengan silikon kristal tunggal dan multi kristal memiliki lebih dari 84% solar sel yang ada dipasaran (lihat Gambar 1) [4].




Gambar 1. Sebaran jenis solar sel yang berada di pasar komersial yang masih didominasi oleh solar sel generasi pertama (World market 2001 by Technology).

Penelitian agar harga solar sel menjadi lebih murah selanjutnya memunculkan generasi ketiga dari jenis solar sel ini yaitu tipe solar sel polimer atau disebut juga dengan solar sel organik dan tipe solar sel foto elektrokimia. Solar sel organik dibuat dari bahan semikonduktor organik seperti polyphenylene vinylene dan fullerene.

Berbeda dengan tipe solar sel generasi pertama dan kedua yang menjadikan pembangkitan pasangan electron dan hole dengan datangnya photon dari sinar matahari sebagai proses utamanya, pada solar sel generasi ketiga ini photon yang datang tidak harus menghasilkan pasangan muatan tersebut melainkan membangkitkan exciton. Exciton inilah yang kemudian berdifusi pada dua permukaan bahan konduktor (yang biasanya di rekatkan dengan organik semikonduktor berada di antara dua keping konduktor) untuk menghasilkan pasangan muatan dan akhirnya menghasilkan efek arus foto (photocurrent) [5-6].

Tipe solar sel photokimia merupakan jenis solar sel exciton yang terdiri dari sebuah lapisan partikel nano (biasanya titanium dioksida) yang di endapkan dalam sebuah perendam (dye). Jenis ini pertama kali diperkenalkan oleh Profesor Graetzel pada tahun 1991 sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan Graetzel sel atau dye-sensitized solar cells (DSSC) [2].

Graetzel sel ini dilengkapi dengan pasangan redok yang diletakkan dalam sebuah elektrolit (bisa berupa padat atau cairan). Komposisi penyusun solar sel seperti ini memungkinkan bahan baku pembuat Graetzel sel lebih fleksibel dan bisa dibuat dengan metode yang sangat sederhana seperti screen printing. Meskipun solar sel 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 sepuluh tahun ke depan mengingat hargan dan proses pembuatannya yang sangat murah.

Pertumbuhan teknologi sel surya di dunia memang menunjukkan harapan akan solar sel yang murah dengan memiliki efisiensi yang tinggi. Sayangnya sangat sedikit peneliti di Indonesia yang terlibat dengan hiruk pikuk perkembangan tentang teknologi sel surya ini. Sudah seharusnya pemerintah secara jeli melihat potensi masa depan Indonesia yang kaya akan sinar matahari ini dengan mendorong secara nyata penelitian di bidang energi surya ini.

Brian Yuliarto, Peneliti di Energy Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) Jepang, Doktor dari The University of Tokyo, dan Sekjen ISTECS Chapter Jepang. E-mail: berayen@gmail.com

Teknologi Zaman Keemas

Kendaraan yang Digerakkan oleh Energi Surya dan Angin Oleh Grup Berita Hsinchu, Formosa (Asal dalam bahasa Inggris) Eklektik merupakan kendaraan energi otomatik terbaru yang dikembangkan oleh Venturi Automobiles. Perbedaan antara Eklektik dengan mobil listrik tradisional adalah ia memiliki atap panel surya dan juga turbin angin yang terpasang pada mobil tersebut. Metode pengisian baterai ini membuat mobil tersebut mampu melakukan pengisian ulang dengan dua cara di samping mencolokkannya ke dalam stop kontak listrik. Jadi, ketika Anda memarkirnya di bawah sinar matahari, mobil ini secara otomatis mulai melakukan pengisian ulang. Cerdas, bukan? Mobil Eklektik mempunyai 3 tempat duduk dengan berat 350 kg (772 lbs) serta dapat lari dengan kecepatan maksimum 50 km/jam (31 mil/jam). Mobil Eklektik tersebut menggunakan baterai cair dingin NiMH (NIV-7) generasi terbaru yang mempunyai kapasitas kira-kira 3.000 kali lebih besar daripada baterai AA yang dapat diisi ulang dan bisa juga diisi dengan sakelar standar. Yang mengejutkan, umur baterai tersebut bisa mencapai 10 tahun. Di bawah sinar matahari normal, energi yang dibangkitkan oleh atap sel surya dalam satu hari bisa membuat mobil tersebut mampu menempuh jarak 7 km (4,3 mil). Di daerah berangin, turbin angin memberikan daya tempuh tambahan sejauh 15 km (9,3 mil). Itu artinya jika Anda berkendara kurang dari 10 km (6,2 mil) per hari, maka Anda tidak perlu mengisi ulang mobil itu dengan listrik. Sangat menakjubkan, ekonomis, dan praktis! Referensi: http://www.venturi.fr/index.php?article77

Artikel Iptek - Bidang Energi dan Sumber Daya Alam

Energi Surya: Alternatif Sumber Energi Masa Depan di Indonesia

Oleh Brian Yuliarto

Jika kita melihat tingkat konsumsi energi di seluruh dunia saat ini, penggunaan energi diprediksikan akan meningkat sebesar 70 persen antara tahun 2000 sampai 2030. Sumber energi yang berasal dari fosil, yang saat ini menyumbang 87,7 persen dari total kebutuhan energi dunia diperkirakan akan mengalami penurunan disebabkan tidak lagi ditemukannya sumber cadangan baru.

Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diseluruh dunia diperkirakan hanya sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara. Kondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia dari tahun ketahun (pertumbuhan konsumsi energi tahun 2004 saja sebesar 4,3 persen), serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global dan polusi lingkungan membuat tuntutan untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi sumber energi yang terbaharukan.

Di antara sumber energi terbaharukan yang saat ini banyak dikembangkan [seperti turbin angin, tenaga air (hydro power), energi gelombang air laut, tenaga surya, tenaga panas bumi, tenaga hidrogen, dan bio-energi], tenaga surya atau solar sel merupakan salah satu sumber yang cukup menjanjikan.

Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini.

Energy surya atau dalam dunia internasional lebih dikenal sebagai solar cell atau photovoltaic cell, merupakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, yang mampu merubah energi sinar matahari menjadi energi listrik.

Pengertian photovoltaic sendiri merupakan proses merubah cahaya menjadi energi listrik. Oleh karena itu bidang penelitian yang berkenaan dengan energi surya ini sering juga dikenal dengan penelitian photovoltaic. Kata photovoltaic sendiri sebenarnya berasal dari bahasa Yunani photos yang berarti cahaya dan volta yang merupakan nama ahli fisika dari Italia yang menemukan tegangan listrik. Sehingga secara bahasa dapat diartikan sebagai cahaya dan listrik photovoltaic.

Efek photovoltaic pertama kali berhasil diidentifikasi oleh seorang ahli Fisika berkebangsaan Prancis Alexandre Edmond Becquerel pada tahun 1839. Atas prestasinya dalam menemukan fenomena photovoltaic ini, Becquerel mendapat Nobel fisikia pada tahun 1903 bersama dengan Pierre dan Marrie Currie.

Baru pada tahun 1883 divais solar sel pertama kali berhasil dibuat oleh Charles Fritts. Charles Fritts saat itu membuat semikonduktor Selenium yang dilapisi dengan lapisan emas yang sangat tipis sehingga berhasil membentuk rangkaian seperti hubungan semikonduktor tipe p dan tipe n. Pada saat itu efisiensi yang didapat baru sekitar 1 persen. Pada perkembangan berikutnya seorang peneliti bernama Russel Ohl dikenal sebagai orang pertama yang membuat paten tentang divais solar sel modern.

Efisiensi divais solar sel dan harga pembuatan solar sel merupakan masalah yang paling penting untuk merealisasikan solar sel sebagai sumber energi alternatif. Efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antara tenaga listrik yang dihasilkan oleh divais solar sel dibandingkan dengan jumlah energi yang diterima dari pancaran sinar matahari.
.
Pada tengah hari yang cerah radiasi sinar matahari mampu mencapai 1000 watt permeter persegi. Jika sebuah divais semikonductor seluas satu meter persegi memiliki efisiensi 10 persen maka modul solar sel ini mampu memberikan tenaga listrik sebesar 100 watt. Saat ini modul solar sel komersial berkisar antara 5 hingga 15 persen tergantung material penyusunnya. Tipe silikon kristal merupakan jenis divais solar sel yang memiliki efisiensi tinggi meskipun biaya pembuatannya relatif lebih mahal dibandingkan jenis solar sel lainnya.

Pembangkit energi surya sebenarnya tergantung pada efisiensi mengkonversi energi dan konsentrasi sinar matahari yang masuk ke dalam sel tersebut. Professor Smalley, peraih Nobel bidang kimia atas prestasinya menemukan Fullerene, menyatakan bahwa teknologi nano menjanjikan peningkatan efisiensi dalam pembuatan sel surya antara 10 hingga 100 kali pada sel surya. Smalley menambahkan bahwa cara terbaik untuk mendapatkan energi surya secara optimal telah terbukti ketika sel surya dimanfaatkan untuk keperluan satelit ruang angkasa dan alat alat yang diletakkan di ruang angkasa. Penggunaan sel surya dengan meletakkannya di ruang angkasa dapat dengan baik dilakukan karena teknologi nano diyakini akan mampu menciptakan material yang super kuat dan ringan yang mampu bertahan di ruang angkasa dengan efisiensi yang baik.

Perkembangan yang menarik dari teknologi sel surya saat ini salah satunya adalah sel surya yang dikembangkan oleh Michael Gratzel. Gratzel memperkenalkan tipe solar sel photokimia yang merupakan jenis solar sel exciton yang terdiri dari sebuah lapisan partikel nano (biasanya titanium dioksida) yang di endapkan dalam sebuah perendam (dye). Jenis ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1991 oleh Gratzel, sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan sel Gratzel atau dye-sensitized solar cells (DSSC).

Sel Gratzel dilengkapi dengan pasangan redoks yang diletakkan dalam sebuah elektrolit (bisa berupa padat atau cairan). Komposisi penyusun solar sel seperti ini memungkinkan bahan baku pembuat sel Gratzel lebih fleksibel dan bisa dibuat dengan metode yang sangat sederhana seperti screen printing.

Meskipun solar sel generasi ketiga ini masih memiliki masalah besar dalam hal efisiensi dan usia aktif sel yang masih terlalu singkat, solar sel jenis ini diperkirakan mampu memberi pengaruh besar dalam sepuluh tahun ke depan mengingat harga dan proses pembuatannya yang sangat murah.

Indonesia sebenarnya sangat berpotensi untuk menjadikan solar sel sebagai salah satu sumber energi masa depannya mengingat posisi Indonesia pada khatulistiwa yang memungkinkan sinar matahari dapat optimal diterima di permukaan bumi di hampir seluruh Indonesia.

Berdasarkan perhitungan Mulyo Widodo, dosen Teknik Mesin ITB yang mengembangkan solar sel merk SOLARE di pasar komersial Indonesia, dalam kondisi puncak atau posisi matahari tegak lurus, sinar matahari yang jatuh di permukaan panel surya di Indonesia seluas satu meter persegi akan mampu mencapai 900 hingga 1000 Watt. Lebih jauh pakar solar sel dari Jurusan Fisika ITB Wilson Wenas menyatakan bahwa total intensitas penyinaran perharinya di Indonesia mampu mencapai 4500 watt hour per meter persegi yang membuat Indonesia tergolong kaya sumber energi matahari ini. Dengan letaknya di daerah katulistiwa, matahari di Indonesia mampu bersinar hingga 2.000 jam pertahunnya.

Dengan kondisi yang sangat potensial ini sudah saatnya pemerintah dan pihak universitas membuat satu pusat penelitian solar sel agar Indonesia tidak kembali hanya sebagai pembeli divais solar sel di tengah melimpahnya sinar matahari yang diterima di bumi Indonesia.

Brian Yuliarto, peneliti ISTECS, saat ini sebagai postdoctoral fellow di Energy Technology Research Institute, AIST Japan.

Silikon untuk sel surya
Sel surya dibuat dari silikon yang berbentuk bujur sangkar pipih dengan ukuran 5 x 5 cm atau 10 x 10 cm persegi. Ketebalan silikon ini sekitar 2 mm. Lempengan bujur sangkar pipih ini disebut dengan wafer silikon untuk sel surya. Bentuk wafer silikon sel surya berbeda dengan wafer silikon untuk semikonduktor lain (chip, prosesor komputer, RAM memori) yang berbentuk bundar pipih meski memiliki ketebalan yang sama

Wafer silikon untuk keperluan elektronika (bundar pipih) dan sel surya (persegi berwarna biru).
Wafer silikon ini dibuat melalui proses pembuatan wafer silikon dengan memanfaatkan silikon berkadar kemurnian tinggi sebelumnya (semiconductor grade silicon). Secara ringkas, penulis paparkan beberapa cara membuat wafer silikon untuk keperluan sel surya.
1. Wafer silikon jenis monokristal.
Mono kristal di sini berarti silikon tersebut tersusun atas satu kristal saja. Sedangkan jenis lain ialah wafer silikon polikristal yang terdiri atas banyak krstal. Wafer silikon monokristal dibuat melalui proses Czochralski (Cz) yang merupakan jantung dari proses pembuatan wafer silikon untuk semikonduktor pula. Prosesnya melibatkan peleburan silikon semiconductor grade, diikuti dengan pemasukan batang umpan silikon ke dalam leburan silikon. Ketika batang umpan ini ditarik perlahan dari leburan silikon, maka secara otomatis silikon dari leburan akan mennempel di batang umpan dan membeku sebagai satu kristal besar silikon. Suhu proses berkisar antara 1000-1200 derajat Celsius, yakni suhu di mana silikon dapat melebur/meleleh/mencair. Silikon yang telah membeku ini akhirnya dipotong-potong menghasilkan wafer dengan ketebalan sekitar 2 milimeter.


Skema proses Cz untuk membuat wafer silikon. (Atas) Reaktor tempat pembuatan wafer slikon, (Tengah atas) Keadaan silikon yang tengat ditarik oleh batang pengumpan. Perhatikan warna silikon yang berpijar tanda masih dalam keadaan setengah cair/lelehan. (Tengah bawah) Ruangan pabrik pembuatan wafer silikon yang selalu terjaga kebersihannya dan seragam yang selalu dipakai pekerjanya. (Bawah) Wafer silikon yang dihasilkan (diameter 20-40 cm panjang bisa mencapai 1-2 m). Diadaptasi dari sini dan sini dan sini.

Sel surya yang menggunakan bahan dasar silikon monokristal. Perhatikan warna biru yang homogen pada sel surya tersebut.
2. Wafer silikon jenis polikristal.
Wafer silikon monokristal relatif jauh lebih sulit dibuat dan lebih mahal. Silikon monokristal inilah yang digunakan untuk bahan dasar semikonduktor pada mikrochip, prosesor, transistor, memori dan sebagainya. Keadaannya yang monokristal (mengandung hanya satu kristal tunggal) membuat silikon monokristal nyaris tanpa cacat dan sangat baik tingkat hantar listrik dan panasnya. Sel surya akan bekerja dengan sangat baik dengan tingkat efisiensi yang tinggi jika menggunakan silikon jenis ini.
Namun demikian, perlu diingat bahwa isu besar sel surya ialah bagaimana menurunkan harga yang masih jauh dari jangkauan masyarakat. Penggunaan silikon monokristal jelas akan melonjakkan harga sel surya yang akhirnya justru kontraprduktif. Komunitas industri dan peneliti sel surya akhirnya berpaling ke jenis silikon yang lain yang lebih murah, lebih mudah dibuat, meski agak sedikit mengorbankan tingkat efisiensinya. Saat ini, baik silikon monokristal maupun polikristal sama sama banyak digunakan oleh masyarakat.
(Atas) Salah satu contoh aktifitas peleburan material (logam, slikon, dll.) (Bawah) Sel surya berbahan baku silikon polikristal. Perhatikan warna terang gelap pada sel surya yang menandakan kristal kristal yang berbeda arah dan besarnya.
Pembuatan silikon polikristal pada intinya sama dengan mengecor logam (lihat Gambar di bawah). Semiconductor grade silicon dimasukkan ke dalam sebuah tungku atau tanur bersuhu tinggi hingga melebur/meleleh. Leburan silikon ini akhirnya dimasukkan ke dalam cetakan cor dan selanjutnya dibiarkan membeku. Persis seperti pengecoran besi, aluminium, tembaga maupun logam lainnya. Silikon yang beku kemudian dipotong-potong menjadi berukuran 5 x 5 atau 10 x 10 cm persegi dengan ketebalan kira-kira 2 mm untuk digunakan sebagai sel surya. Proses pembuatan silikon polikristal dengan cara ini merupakan proses yang paling banyak dilakukan karena sangat efektif baik dari segi ekonomis maupun teknis.
Secara umum, proses pembuatan sel surya mulai dari dari silikon dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Proses pembuatan sel surya sendiri telah diterangkan sebelumnya.

Pada dasarnya, pembuatan sel surya tidak ubahnya pembuatan microchip yang ada di dalam peralatan elektronika semisal komputer, televisi maupun alat pemutar musik digital MP3. Banyak teknologi yang dipakai oleh sel surya mengadopsi dan mengadaptasi teknologi pembuatan microchip karena teknologi microchip sudah mapan jauh sebelum booming sel surya yang baru muncul belakangan di akhir 1980-an.
Teknologi pembuatan microchip maupun sel surya sama-sama bersandar pada konsep nanoteknologi. Yakni sebuah konsep revolusioner dalam merekayasa perilaku dan fungsi sebuah sistem pada skala molekul atau skala nanometer (berdimensi ukuran se-per-milyar meter). Sistem yang dimaksud ini dapat berupa molekul-molekul, ikatan kimia, hingga atom-atom yang menyusun sebuah produk. Yang direkayasa ialah perilaku atom atau molekul-molekulnya tadi dengan jalan menyesuaikan kondisi pembuatan atau lingkungan molekul atau atom yang dimaksud.

Sebuah gambaran konsep dari Nanoteknologi. Saking kecilnya produk nanoteknologi, hingga seekor semut pun dapat turut membantu mengangkat sebuah microchip.
Sebagai contoh nyata yang umum pada dunia akademik maupun industri mikrochip ialah, kita dapat mengatur di mana sebuah molekul atau atom tersebut menempel di bagian tertentu pada komponen microchip atau sel surya, atau “memrintahkan” ia berpindah dari satu tempat ke tempat lain ketika arus listrik atau temperatur disesuaikan. Pengaturan atau perekayasaan perilaku molekul atau atom ini sangat berguna untuk menyesuaikan produk sebuah teknologi untuk keperluan sehari-hari. Hal ini terlihat jelas jika melihat kegunaan komputer dewasa ini yang semakin cepat dan poweful justru ketika ukuran prosesor-nya semakin kecil dan memori yang semakin padat. Atau kita melihat bagaimana rekayasa molekul dapat menghasilkan tanaman yang mengasilkan buah dan bibit yang berkualitas lebih unggul.

Perbesaran dari bagian internal sebuah prosesor komputer/semikonduktor.
Yang kadang terlupakan, nanoteknologi tidak hanya menyentuh persoalan bagaimana membuat, namun juga bagaimana menguji dan mengamatinya, yang jelas membutuhkan alat yang sama-sama berangkat dari konsep yang sama dan dimensi ukuran yang sama. Semisal, ketika ingin mengetahui sebuah produk apakah bagus atau tidak, maka perlu melalui serentetan pengujian dan analisa yang berujung pada sebuah kesimpulan bagus atau jeleknya sebuah produk. Jika produknya memiliki ukuran satu helai rambut dibelah 1000, maka alat penguji dan pengamatnya harus mampu menjejak dengan ketelitian hingga sebesar itu pula.
Perlu penulis tegaskan, nenoteknologi ini ialah konsep yang sangat mahal, mahal dalam arti kata sebenarnya. Sangat banyak prasyarat maupun biaya yang harus dipenuhi sebelum memulai sebuah penelitian dalam skala nanoteknologi, apalagi untuk membawanya ke arah komersialisasi yang melibatkan investasi yang tidak sedikit dan kerumitan yang tinggi.
Ada syarat kebersihan ekstra jika kita hendak mengadopsi konsep nanoteknologi. Semakin kecil sebuah produk, maka jika ada kotoran atau debu saja yang menempel pada produk tersebut (yang notabene berukuran sama), maka produk nanoteknologi tersebut tidak akan berfungsi dengan baik. Sehingga, salah satu investasi ekstra jika hendak menekuni nanoteknologi ialah membangun fasilitas entah itu pabrik atau laboratorium yang sangat-sangat bersih sesuai dengan standar yang berlaku, yang disebut dengan Clean Room (lihat gambar 3 berikut).

Situasi di sebuah Clean Room. Perhatikan baju khusus anti debu yang dipakai para pekerja di sebuah Clean Room.
Standar pembuatan sel surya jenis silikon melalui beberapa proses implantasi (pemasukan) atom-atom lain ke dalam material silikon yang melibatkan proses kimiawi difusi gas pada temperatur di atas 800 derajat Celcius. Proses ini apabila tidak teliti akan mengakibatkan kebocoran dan sangat berbahaya karena mempergunakan gas yang beracun bagi kesehatan. Alat yang dipergunakan sendiri jelas harus mampu membangkitkan, mengatur dan mempertahankan proses di dalam temperatur tinggi tersebut. Pembuatan sel surya sendiri melalui beberapa tahap proses yang serupa dengan proses implantasi ini dalam temperatur yang berbeda-beda. Jelas tidak boleh terdapat adanya pengotor semacam debu yang ditolerir selama proses berlangsunng karena bila ada, maka sel surya akan gagal total.
Sebenarnya. jika kita melihat alat dan proses yangterlibat dalam pembuatan sel surya secara langsung, maka kesan angker dan sakralnya proses tersebut akan hilang dengan sendirinya (lihat gambar 4 di bawah ini). Prosesnya melibatkan otomatisasi dan komputerisasi. Alatnya sendiri terbungkus rapi di dalam sebuah lemari besi berjendela kaca sehingga aman ketika dioperasikan. Hanya saja, untuk berinvestasi membeli, mempergunakan serta merawat alat tersebut, biaya yang dikeluarkan sangatlah mahal untuk ukuran kita sehingga mustahil bagi industri kecil apalagi perseorangan untuk membuat sel surya sendiri. Terlebih dalam menyediakan gas khusus yang dibutuhkan untuk implantasi atom yang tidak sembarangan dalam penanganannya.

Salah satu alat untuk melakukan proses difusi atom ke dalam silikon yang mengandalkan plasma. (Bawah) Tipikal alat pembuatan sel surya yang telah terintegrasi dan terkompuiterisasi
Kerumitan pembuatan sel surya ada pada tahap pengecekan efisiensi sel yang baru dibuat. Memeriksa apakah sel surya itu dapat berfungsi dengan baik dan dengan efisiensi yang baik membutuhkan peralatan tersendiri dan tidak sembarangan untuk sekedar dirakit. Peralatan ini mensimulasikan besarnya energi cahaya matahari dan harus dikalibrasi dengan standar tertentu. Simulasi ini harus mendekati kondisi sebenarnya penyinaran cahaya matahari. Alat yang dperlukan untuk ini ialah solar simulator yakni alat yang mensimulasikan energi cahaya matahari dan mengukur respon sel surya terhadap cahaya matahari yang akhirnya menghitung efisiensi sel surya.

Prinsip kerja sebuah Solar Simulator, (Bawah) Solar simulator yang dijual di pasaran.
Untuk meniru energi yang dipancarkan oleh matahari, Solar Simulator ini dilengkapi dengan lampu yang berisi gas Xenon yang mampu memberikan kondisi yang nyaris persis sama dengan matahari. Sel surya yang hendak diukur efisiensinya, diletakkan di bagian yang telah ditentukan. Hasil akhir dari simulasi ini ialah berapa besar efisiensi dan daya yang mampu dihasilkan oleh sebuah sel surya. Biasanya pengukuran ini dilakukan pada tahap paling akhir pembuatan sel surya.

PRINSIP KERJA SEL SURYA

PRINSIP KERJA SEL SURYA

Sel surya merupakan suatu devais semikonduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan energi listrik itu diawali dengan proses pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energi (hf). Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah kristal silikon.

[Sketsa penampang dua dimensi dari kristal silikon.]

» SEMIKONDUKTOR TIPE-P DAN TIPE-N

Ketika suatu kristal silikon di-doping dengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom-atom silikon yang mengakibatkan munculnya elektron bebas pada material campuran tersebut. Elektron bebas tersebut berasal dari kelebihan elektron yang dimiliki oleh arsen terhadap lingkungan sekitarnya, dalam hal ini adalah silikon. Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-n. Hal yang sebaliknya terjadi jika kristal silikon di-doping oleh unsur golongan ketiga, misalnya boron, maka kurangnya elektron valensi boron dibandingkan dengan silikon mengakibatkan munculnya hole yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut. Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-p. Adanya tambahan pembawa muatan tersebut mengakibatkan semikonduktor ini akan lebih banyak menghasilkan pembawa muatan ketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n maupun tipe-p.

[Semikonduktor tipe-p (kiri) dan tipe-n (kanan).]

[Diagram pita energi semikonduktor tipe-p (kiri) dan tipe-n (kanan).]

» SAMBUNGAN P-N

Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari tipe-p menuju tipe-n dan difusi elektron dari tipe-n menuju tipe-p. Difusi tersebut akan meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe-n dan daerah lebih negatif pada batas tipe-p. Batas tempat terjadinya perbedaan muatan pada sambungan p-n disebut dengan daerah deplesi. Adanya perbedaan muatan pada daerah deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju difusi selanjutnya. Medan listrik tersebut mengakibatkan munculnya arus drift. Namun arus ini terimbangi oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus listrik yang mengalir pada semikonduktor sambungan p-n tersebut.

[Diagram energi sambungan p-n dan munculnya daerah deplesi.]

Lantas, bagaimana elektron-elektron yang terlepas dari atom-atom kristal semikonduktor dapat mengalir sehingga menimbulkan energi listrik?
Sebagaimana yang kita ketahui bersama, elektron adalah partikel bermuatan yang mampu dipengaruhi oleh medan listrik. Kehadiran medan listrik pada elektron dapat mengakibatkan elektron bergerak. Hal inilah yang dilakukan pada sel surya sambungan p-n, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan p-n agar elektron dapat mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut.

[Kurva I-V sel surya pada keadaan gelap dan diberikan cahaya.]

Ketika semikonduktor sambungan p-n disinari maka akan terjadi pelepasan elektron dan hole pada semikonduktor tersebut. Lepasnya pambawa muatan tersebut mengakibatkan penambahan kuat medan listrik di daerah deplesi. Adanya kelebihan muatan ini akan mengakibatkan muatan ini bergerak karena adanya medan listrik pada daerah deplesi. Pada keadaan ini, arus drift lebih besar daripada arus difusi sehingga secara keseluruhan dihasilkan arus berupa arus drift, yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medan listrik. Arus inilah yang kemudian dimanfaatkan oleh sel surya sambungan p-n sebagai arus listrik.