~ Pemanfaatan Energi Surya Dimulai Kumpulan Artikel - 102 - Energi Matahari / Surya / Solar So lar
SEL SURYA Energi surya aalah energi energi yang iapat engan mengu!ah energi panas surya surya melalui peralatan tertentu men"ai sum!er aya alam !entuk lain# Energi surya men"ai salah satu sum!er pem!angkit aya selain an $eknik $eknik peman%aatan energi surya mulai mun&ul paa tahun ' itemukan oleh (a menggunakan untuk mengkon)ersi raiasi matahari' matahari' namun sampai tahun metoe itu itu !elum !anyak ikem!angkan# Selama kurun *aktu le!ih ari satu a!a itu' sum!er energi yang !anyak igunakan aalah minyak !umi an !atu !ara# Upaya pengem!angan kem!ali &ara meman%aatkan energi surya !aru mun&ul lagi paa tahun silikon yang ipergunakan untuk mengu!ah energi surya men"ai sum!er aya mulai iperhitungkan se!agai metoe !aru' karena apat igunakan se!agai sum!er aya !agi +enerapan energi surya Energi surya telah !anyak iterapkan alam kehiupan keh iupan sehari-hari# ,e!erapa iantara aplikasi terse!ut antara lain 1# +en&ahayaan !ertenaga surya 2# +emanasan !ertenaga surya' untuk memanaskan air' memanaskan an meninginkan ruangan' .# esalinisasi an esin%ektisasi # Untuk memasak' engan menggunakan Apakah sel surya itu an !agaimana &ara ker"anya Sel surya ialah se!uah alat yang tersusun ari material semikonuktor yang apat mengu!ah sinar matahari men"ai tenaga listrik se&ara langsung# Sering "uga ipakai istilah photo)oltai& atau %oto)oltaik# Sel surya paa asarnya asarn ya teriri atas sam!ungan p-n yang sama %ungsinya engan se!uah ioa ioe3# Seerhananya' ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya' energi yang i!a*a oleh sinar matahari ini akan aka n iserap oleh elektron paa sam!ungan sa m!ungan p-n untuk !erpinah ari !agian ioa p ke n an untuk selan"utnya mengalir ke luar melalui ka!el yang terpasang ke sel#
2# Siapakah yang pertama kali menemukan sel surya Se"arah sel surya apat ilihat "auh ke !elakang ketika paa tahun 14.5 Emun ,e&6uerel' seorang pemua +ran&is !erusia 15 tahun menemukan e%ek yang sekarang ikenal engan e%ek %oto)oltaik ketika tengah !erkesperimen menggunakan sel larutan elektrolisis yang i!uat ari ua elektroa# ,e&6uerel menemukan !ah*a !e!erapa "enis material tertentu memprouksi arus listrik alam "umlah ke&il ketika terkena &ahaya# Era sel surya moern !aru imulai satu a!a setelah penemuan %enomena %oto)oltaik pertama' yakni ketika tiga peneliti ,ell La!oratories i AS 7hapin' 8ullr an +earson3 se&ara tiak
senga"a menemukan !ah*a sam!ungan ioa pn ari silikon mampu mem!angkitkan tegangan listrik ketika lampu la!oratorium inyalakan# +aa tahun yang sama' usaha mereka telah !erhasil mem!uat se!uah sel surya pertama engan e%isiensi se!esar 9:# ari titik inilah penelitian sel surya akhirnya !erkem!ang hingga saat ini' engan !anyak "enis an teknologi pem!uatannya# .# ,erapakah e%isiensi sel surya saat ini Saat ini' e%isiensi sel surya apat i!agi men"ai e%isiensi sel surya komersil an e%isiensi sel surya skala la!oratorium# Sel surya komersil yang suah aa i pasaran memiliki e%isiensi sekitar 12-1;:# Seangkan e%isiensi sel surya skala la!oratorium paa umumnya 1'; hingga 2 kali e%isiensi sel surya skala komersil#
S3 yang paling minim teriri atas? in)erter mengu!ah listrik 7 ari sel surya men"ai listrik A7 untuk keperluan sehari hari3' !aterei untuk menyimpan kele!ihan muatan listrik guna pemakaian arurat atau malam hari3' serta !e!erapa !uah &ontroller untuk mengatur men gatur se&ara optimal aya keluaran sel surya#
senga"a menemukan !ah*a sam!ungan ioa pn ari silikon mampu mem!angkitkan tegangan listrik ketika lampu la!oratorium inyalakan# +aa tahun yang sama' usaha mereka telah !erhasil mem!uat se!uah sel surya pertama engan e%isiensi se!esar 9:# ari titik inilah penelitian sel surya akhirnya !erkem!ang hingga saat ini' engan !anyak "enis an teknologi pem!uatannya# .# ,erapakah e%isiensi sel surya saat ini Saat ini' e%isiensi sel surya apat i!agi men"ai e%isiensi sel surya komersil an e%isiensi sel surya skala la!oratorium# Sel surya komersil yang suah aa i pasaran memiliki e%isiensi sekitar 12-1;:# Seangkan e%isiensi sel surya skala la!oratorium paa umumnya 1'; hingga 2 kali e%isiensi sel surya skala komersil# S3 yang paling minim teriri atas? in)erter mengu!ah listrik 7 ari sel surya men"ai listrik A7 untuk keperluan sehari hari3' !aterei untuk menyimpan kele!ihan muatan listrik guna pemakaian arurat atau malam hari3' serta !e!erapa !uah &ontroller untuk mengatur men gatur se&ara optimal aya keluaran sel surya#
@# ,erapa harga sel surya lengkap !erikut komponen penukungnya Se&ara umum' harga sel surya !erikut ,>S sekitar US 4-10/Batt# 4-10/Batt#
iperkirakan akan mengalami penurunan ise!a!kan tiak lagi itemukannya sum!er &aangan !aru# 7aangan sum!er energi yang !erasal ari %osil iseluruh unia iperkirakan hanya sampai 0 tahun untuk minyak !umi' 90 tahun untuk gas alam' an 200 tahun untuk !atu !ara# Konisi keter!atasan sum!er energi i tengah semakin meningkatnya ke!utuhan energi unia ari tahun ketahun pertum!uhan konsumsi energi tahun 200 sa"a se!esar '. persen3' serta tuntutan untuk melinungi !umi ari pemanasan glo!al an polusi lingkungan mem!uat tuntutan untuk segera me*u"ukan teknologi !aru !agi sum!er energi yang ter!aharukan# i antara sum!er energi ter!aharukan yang saat ini !anyak ikem!angkan Gseperti tur!in angin' tenaga air hyro po*er3' energi gelom!ang air laut' tenaga surya' tenaga panas !umi' tenaga hirogen' an !io-energiH' tenaga surya atau solar sel merupakan salah satu sum!er yang &ukup men"an"ikan# Energi yang ikeluarkan oleh sinar matahari se!enarnya hanya iterima oleh permukaan !umi se!esar 95 persen ari total energi pan&aran matahari# Suplai energi surya ari sinar matahari yang iterima oleh permukaan !umi sangat luar !iasa !esarnya yaitu men&apai . D 102 "oule pertahun' energi ini setara engan 2 D 101@ Batt# Cumlah energi se!esar itu setara engan 10#000 kali konsumsi energi i seluruh unia saat ini# engan kata lain' engan menutup 0'1 persen sa"a permukaan !umi engan i)ais solar sel yang memiliki e%isiensi 10 persen suah mampu untuk menutupi ke!utuhan energi i seluruh unia saat ini# Energy surya atau alam unia internasional le!ih ikenal se!agai solar &ell atau photo)oltai& &ell' merupakan se!uah i)ais semikonuktor yang memiliki permukaan yang luas an teriri ari rangkaian ioa tipe p an n' yang mampu meru!ah energi sinar matahari men"ai energi listrik# +engertian photo)oltai& seniri merupakan proses meru!ah &ahaya men"ai energi listrik# >leh karena itu !iang penelitian yang !erkenaan engan energi surya ini sering "uga ikenal engan penelitian photo)oltai&# Kata photo)oltai& seniri se!enarnya !erasal ari !ahasa Yunani photos yang !erarti &ahaya an )olta yang merupakan nama ahli %isika ari (talia yang menemukan tegangan listrik# Sehingga se&ara !ahasa apat iartikan se!agai &ahaya an listrik photo)oltai&# E%ek photo)oltai& pertama kali !erhasil iienti%ikasi oleh seorang ahli 8isika !erke!angsaan +ran&is AleDanre Emon ,e&6uerel paa tahun 14.5# Atas prestasinya alam menemukan %enomena photo)oltai& ini' ,e&6uerel menapat =o!el %isikia paa tahun 150. !ersama engan +ierre an Marrie 7urrie# ,aru paa tahun 144. i)ais solar sel pertama kali !erhasil i!uat oleh 7harles 8ritts# 7harles 8ritts saat itu mem!uatsemikonuktor Selenium yang ilapisi engan lapisan emas ya ng sangat tipis sehingga !erhasil mem!entuk rangkaian seperti hu!ungan semikonuktor tipe p an tipe n# +aa saat itu e%isiensi yang iapat !aru sekitar 1 persen# +aa perkem!angan !erikutnya seorang peneliti !ernama Russel >hl ikenal se!agai orang pertama yang mem!uat paten tentang
i)ais solar sel moern# E%isiensi i)ais solar sel an harga pem!uatan solar sel merupakan masalah yang paling penting untuk merealisasikan solar sel se!agai sum!er energi alternati%# E%isiensi ie%inisikan se!agai per!aningan antara tenaga listrik yang ihasilkan oleh i)ais solar sel i!aningkan engan "umlah energi yang iterima ari pan&aran sinar matahari# +aa tengah hari yang &erah raiasi sinar matahari mampu men&apai 1000 *att permeter persegi# Cika se!uah i)ais semikonu&tor seluas satu meter persegi memiliki e%isiensi 10 persen maka moul solar sel ini mampu mem!erikan tenaga listrik se!esar 100 *att# Saat ini moul solar sel komersial !erkisar antara ; hingga 1; persen tergantung material penyusunnya# $ipe silikon kristal merupakan "enis i)ais solar sel yang memiliki e%isiensi tinggi meskipun !iaya pem!uatannya relati% le!ih mahal i!aningkan "enis solar sel lainnya# +em!angkit energi surya se!enarnya tergantung paa e%isiensi mengkon)ersi energi an konsentrasi sinar matahari yang masuk ke alam sel terse!ut# +ro%essor Smalley' peraih =o!el !iang kimia atas prestasinya menemukan 8ullerene' menyatakan !ah*a teknologi nano men"an"ikan peningkatan e%isiensi alam pem!uatan sel surya antara 10 hingga 100 kali paa sel surya# Smalley menam!ahkan !ah*a &ara ter!aik untuk menapatkan energi surya se&ara optimal telah ter!ukti ketika sel surya iman%aatkan untuk keperluan satelit ruang angkasa an alat alat yang iletakkan i ruang angkasa# +enggunaan sel surya engan meletakkannya i ruang angkasa apat engan !aik ilakukan karena teknologi nano iyakini akan mampu men&iptakan material yang super kuat an ringan yang mampu !ertahan i ruang angkasa engan e%isiensi yang !aik# +erkem!angan yang menarik ari teknologi sel surya saat ini salah satunya aalah sel surya yang ikem!angkan oleh Mi&hael IratJel# IratJel memperkenalkan tipe solar sel photokimia yang merupakan "enis solar sel eD&iton yang teriri ari se!uah lapisan partikel nano !iasanya titanium ioksia3 yang i enapkan alam se!uah perenam ye3# Cenis ini pertama kali iperkenalkan paa tahun 1551 oleh IratJel' sehingga "enis solar sel ini sering "uga ise!ut engan sel IratJel atau ye-sensitiJe solar &ells SS73# Sel IratJel ilengkapi engan pasangan reoks yang iletakkan alam se!uah elektrolit !isa !erupa paat atau &airan3# Komposisi penyusun solar sel seperti ini memungkinkan !ahan !aku pem!uat sel IratJel le!ih %leksi!el an !isa i!uat engan metoe yang sangat seerhana seperti s&reen printing# Meskipun solar sel generasi ketiga ini masih memiliki masalah !esar alam hal e%isiensi an usia akti% sel yang masih terlalu singkat' solar sel "enis ini iperkirakan mampu mem!eri pengaruh !esar alam sepuluh tahun ke epan mengingat harga an proses pem!uatannya yang sangat murah# (nonesia se!enarnya sangat !erpotensi untuk men"aikan solar sel se!agai salah satu sum!er energi masa epannya mengingat posisi (nonesia paa khatulisti*a yang memungkinkan sinar matahari apat optimal iterima i permukaan !umi i hampir seluruh (nonesia# ,erasarkan perhitungan Mulyo Bioo alam konisi pun&ak atau posisi matahari tegak lurus' sinar matahari yang "atuh i permukaan panel surya i (nonesia seluas satu meter persegi akan mampu men&apai 500 hingga 1000 Batt# Le!ih "auh pakar solar sel Bilson Benas menyatakan
!ah*a total intensitas penyinaran perharinya i (nonesia mampu men&apai ;00 *att hour per meter persegi yang mem!uat (nonesia tergolong kaya sum!er energi matahari ini# engan letaknya i aerah katulisti*a' matahari i (nonesia mampu !ersinar hingga 2#000 "am pertahunnya# engan konisi yang sangat potensial ini suah saatnya pemerintah an pihak uni)ersitas mem!uat satu pusat penelitian solar sel agar (nonesia tiak kem!ali hanya se!agai pem!eli i)ais solar sel i tengah melimpahnya sinar matahari yang iterima i !umi (nonesia# =amun teknologi ini masih ter!ilang &ukup mahal' Karena solar sel yang !eraa i pasaran harganya masih &ukup tinggi' sehingga pemerintanh masih enggan melirik teknologi ini# +enelitian i !iang tenaga surya sangat i!utuhkan utnuk mengem!angkan potensi (nonesia se!agai negera tropis# $eknologi sel surya murah an ramah lingkungan i perlukan utuk pengem!angan potensi (nonesia mengem!angkan +em!angkit Listrik $enaga Surya Sistem sel surya yang igunakan i permukaan !umi teriri ari panel sel surya' rangkaian kontroler pengisian &harge &ontroller3' an aki !atere3 12 )olt yang maintenan&e %ree# +anel sel surya merupakan moul yang teriri !e!erapa sel surya yang iga!ung alam hu!ungkan seri an paralel tergantung ukuran an kapasitas yang iperlukan# Yang sering igunakan aalah moul sel surya 20 *att atau .0 *att# Moul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional engan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari# Rangkaian kontroler pengisian aki alam sistem sel surya itu merupaka n rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya# Kontroler ini apat mengatur tegangan aki alam selang tegangan 12 )olt plus minus 10 persen# ,ila tegangan turun sampai 10'4 )olt' maka kontroler akan mengisi aki engan panel surya se!agai sum!er ayanya# $entu sa"a proses pengisian itu akan ter"ai !ila !erlangsung paa saat aa &ahaya matahari# Cika penurunan tegangan itu ter"ai paa malam hari' maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik# Setelah proses pengisian itu !erlangsung selama !e!erapa "am' tegangan aki itu akan naik# ,ila tegangan aki itu men&apai 1.'2 )olt' maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu# Rangkaian kontroler pengisian itu se!enarnya muah untuk irakit seniri# $api' !iasanya rangkaian kontroler ini suah terseia alam keaaan "ai i pasaran# Memang harga kontroler itu &ukup mahal kalau i!eli se!agai unit terseniri# Ke!anyakan sistem sel surya itu hanya i"ual alam !entuk paket lengkap yang siap pakai# Cai' sistem sel surya alam !entuk paket lengkap itu "elas le!ih murah i!aningkan engan !ila merakit seniri# ,iasanya panel surya itu letakkan engan posisi statis menghaap matahari# +aahal !umi itu !ergerak mengelilingi matahari# >r!it yang itempuh !umi !er!entuk elip engan matahari !eraa i salah satu titik %okusnya# Karena matahari !ergerak mem!entuk suut selalu !eru!ah' maka engan posisi panel surya itu yang statis itu tiak akan iperoleh energi listrik yang optimal# Agar apat terserap se&ara maksimum' maka sinar matahari itu harus iusahakan selalu "atuh tegak lurus paa permukaan panel surya# Cai' untuk menapatkan energi listrik yang optimal' sistem sel surya itu masih harus ilengkap i pula engan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar
selalu menghaap matahari seemikian rupa sehingga sinar mahatari "atuh hampir tegak lurus paa panel suryanya# Kontroler seperti ini apat i!angun' misalnya' engan menggunakan mikrokontroler 40.1# Kontroler ini tiak seerhana' karena teriri ari !agian perangkat keras an !agian perangkat lunak# ,iasanya' paket sistem sel surya yang lengkap !elum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya se&ara otomatis supaya sinar matahari "atuh tegak lurus# Karena itu' kontroler ma&am ini &ukup mahal# +<>$>>L$A(7
7ara ker"a sistem +em!angkit Listrik $enaga Surya engan menggunakan Iri-7onne&te panel sel surya +hoto)oltai& untuk perumahan # Moul sel surya +hoto)oltai& meru!ah energi surya men"ai arus listrik 7# Arus listrik 7 yang ihasilkan ini akan ialirkan melalui suatu in)erter pengatur tenaga3 yang meru!ahnya men"ai arus listrik A7' an "uga engan otomatis akan mengatur seluruh sistem# Listrik A7 akan iistri!usikan melalui suatu pan el istri!usi inoor yang akan mengalirkan listrik sesuai yang i!utuhkan peralatan listrik# ,esar an !iaya konsumsi listrik yang ipakai i rumah akan iukur oleh suatu Batt-
7ara ker"a sel surya seniri se!enarnya ientik engan piranti semikonuktor ioa# Ketika &ahaya !ersentuhan engan sel surya an iserap oleh !ahan semi-konuktor' ter"ai pelepasan elektron# Apa!ila elektron terse!ut !isa menempuh per"alanan menu"u !ahan semi-konuktor paa lapisan yang !er!ea' ter"ai peru!ahan sigma gaya-gaya paa !ahan# Ia ya tolakan antar !ahan semi-konuktor' menye!a!kan aliran mean listrik# an menye!a!kan elektron apat isalurkan ke saluran a*al an akhir untuk igunakan paa pera!ot listrik# K>M+>=E= K>M+>=E= AR( +L$S.# 1# Solar Moule alam !agian ini akan i"elaskan se&ara singkat komponen utama +L$S yaitu solar moule# Setelah men"elaskannya' maka ilan"utkan engan tren keepan teknologi yang !erkaitan engan solar moule# 2# Apa itu solar &ell Se!elum mem!ahas sistim pem!angkit listrik tenaga surya' pertama-tama akan i"elaskan se&ara singkat komponen penting alam sistim ini yang !er%ungsi se!agai peru!ah energi &ahaya matahari men"ai energi listrik# Listrik tenaga matahari i!angkitkan oleh komponen yang ise!ut solar &ell yang !esarnya sekitar 10 F 1; &m persegi# Komponen ini mengkon)ersikan energi ari &ahaya matahari men"ai energi listrik# Solar &ell merupakan komponen )ital yang umumnya ter!uat ari !ahan semikonuktor# multi&rystalline sili&on aalah !ahan yang paling !anyak ipakai alam inustri solar &ell# Multi&rystalline an mono&rystalline sili&on menghasilkan e%isiensi yang relati) le!ih tinggi aripaa amorphous sili&on# Seangkan amorphus sili&on ipakai karena !iaya yang relati) le!ih renah# Selain ari !ahan nonorganik iatas ipakai pula molekul-molekul organik *alaupun masih alam tahap penelitian#Se!agai salah satu ukuran per%ormansi solar &ell aalah e%isiensi# Yaitu prosentasi peru!ahan energi &ahaya matahari men"ai energi listrik# E%isiensi ari solar &ell yang sekarang iprouksi sangat !er)ariasi# Mono&rystalline sili&on mempunyai e%isiensi 12F1; :# Multi&rystalline sili&on mempunyai e%isiensi 10F1. :# Amorphous sili&on mempunyai e%isiensi 9F5 :# $etapi engan penemuan metoe-metoe !aru sekarang e%isiensi ari multi&rystalline sili&on apat men&apai 19#0 : seangkan mono&rystalline apat men&apai le!ih ari 1@ :# ,ahkan alam satu kon%erensi paa Septem!er 2000' perusahaan Sanyo mengumumkan !ah*a mereka akan memprouksi solar &ell yang mempunyai e%isiensi se!esar 20#@ :# (ni merupakan e%isiensi yang ter!esar yang pernah i&apai#$enaga listrik yang ihasilkan oleh satu solar &ell sangat ke&il maka !e!erapa solar &ell harus iga!ungkan sehingga ter!entuklah satuan komponen yang ise!ut moule# +rouk yang ikeluarkan oleh inustri-inustri solar &ell aalah alam !entuk moule ini#+aa applikasinya' karena tenaga listrik yang ihasilkan oleh satu moule masih &ukup ke&il rata-rata maksimum tenaga listrik yang ihasilkan 1.0 B3 maka alam peman%aatannya !e!erapa moule iga!ungkan an ter!entuklah apa yang ise!ut array# Se!agai &ontoh untuk menghasilkan listrik se!esar . kB i!utuhkan array seluas kira-kira 20 F .0 meter persegi# Se&ara le!ih "elas lagi' engan memakai moule prouksi Sharp yang !ernomor seri =E-C1.0A yang mempunyai e%isiensi 1;#.: iperlukan luas 2.#1m2 untuk menghasilkan listrik se!esar .#00 kB# ,esarnya kapasitas +L$S yang ingin ipasang menam!ah luas area pemasangan# +enerapan +hoto)oltai& +3 +o*er System i (nonesia Memperhatikan kesuksesan Ara! Saui alam mengaplikasikan pem!angkit listrik + se!agai
pensuplai energi listrik untuk penerangan tero*ongan' (nonesia apat pula meniru kesuksesan terse!ut !ila aanya keseriusan ari pemerintah (nonesia i !iang ini# +enuuk (nonesia yang !er"umlah sekitar 220 "uta' se!agian !esar tinggal i peesaan an masih !anyak yang !elum menapatkan akses terhaap energi listrik# Sehingga perlu suatu ke!i"akan yang apat menorong penyeiaan energi khususnya listrik !agi masyarakat peesaan# Energi merupakan salah satu %aktor yang penting alam meningkatkan kegiatan ekonomi# engan terseianya energi' peluang untuk melakukan kegiatan proukti% engan meman%aatkan potensi an sum!er aya setempat &ukup !anyak# Sehingga paa akhirnya akan men ingkatkan perekonomian an mengurangi tingkat kemiskinan# >leh karena itu' perlu suatu ke!i"akan yang apat menorong penyeiaan energi khususnya listrik !agi masyarakat peesaan# Ke!i"akan terse!ut antara lain ke!i"akan penanaan# Ke!i"akan yang iperlukan antara lain engan mem!erikan su!sii' insenti% %iskal an !er!agai kemuahan %asilitas# ,erasarkan stui komparati%' penulis memanang perlu ke!i"akan yang komprehensi% oleh pemerintah alam pengem!angan energi peesaan# +emerintah (nonesia telah !erupaya untuk menyeiakan energi !agi masyarakat peesaan terutama listrik# +emerintah telah men&anangkan program listrik masuk esa !ahkan program listrik !ertenaga sum!er aya lokal seperti tenaga surya# =amun semua itu !elum &ukup' karena masih !anyak aerah peesaan terutama i aerah terpen&il yang !elum ter"angkau karena sulitnya mean an !esarnya !iaya an in)estasi yang iperlukan# +enerapan +L$S oleh ,++$ imulai engan pemasangan 40 unit +L$S Solar
surya' imana merupakan salah satu perhatian pemerintah alam meningkatkan aplikasi energi alternati% i (nonesia# Energi surya i%okuskan untuk memenuhi ke!utuhan energi paa sektor +em!angkitan $enaga Listrik serta menangani ke!utuhan energi Rumah $angga an ,angunan Komersial# Ke!i"akan pemerintah terse!ut sangat !aik' namun !e!erapa langkah lain masih harus ilaksanakan# Aanya sinergi antara !iang-!iang yang terkait mutlak iperlukan# Sehingga iharapkan ,lueprint terse!ut apat ter&apai engan !aik engan hasil memuaskan# +emerintahpun telah mem!uat Roamap Energi Surya untuk meneskripsikan target-target spesi%ik alam me*u"ukan keinginan negara ini# $a!el .# Roamap Energi Surya? ikutip ari ,lueprint +engelolaan Energi =asional 200; 202; Kronologi +elaksanaan +em!angkit Listrik $enaga Surya i (nonesia ,erikut ini aalah !e!erapa ata seputar pelaksanaan pem!angkit listrik !ertenaga surya yang iaplikasikan i (nonesia# +L$S i (nonesia sampai 155@3 +engenalan $eknologi Surya melalui program militer 15@0 +royek +L$S pertama imulai oleh ,++$' esa Sukatani' Suka!umi 1544# +royek Sukatani inyatakan sukses' ilan"utkan engan program serupa sasaran 1 "uta rumah i esa3 melalui ana ,anpres' Ausai' USA(' =o)em' ,a)arian State Mat&hing 8un' +K$' ++L$ s!' 1545 - 1559? +L$S iperoleh ari !antuan international atau i!eli engan A+,=/A+,' an pelaksanaan oleh perusahaan s*asta an LSM? Umumnya +L$S i!erikan kepaa masyarakat se&ara 100 : hi!ah' istri!usi/instalasi oleh s*asta atau LSM "umlah ter!atas3? Sasaran N+royek 1 Cuta RumahO "auh ari ter&apai an proyek tiak ilan"utkan antara lain aki!at krisis moneter 1554-2000# +L$S terutama pem!angkit +3 i (nonesia 2000 - sekarang3Kalangan pemerhati +L$S menilai +royek tiak !erhasil antara lain karena Sangat rentan terhaap keterseiaan ana ari +emerintah atau onor? istri!usinya &enerung tiak ail/merata karena keter!atasan an a? +elaksanaan istri!usi tiak isertai engan pelayanan Npurna instalasiO' tiak aa "aminan ke!erlan"utan sistim? $iak meniik masyarakat untuk maniri tiak menim!ulkan rasa memiliki3? $iak menorong/mengham!at proses komersialisasi +L$S yang mampu men"aikan +L$S se!agai komoitas' se!agaimana listrik kon)ensional +L=3? +elaksanaan proyek men"ai a"ang KK= i tingkat +usat maupun aerah? ari ka&a mata !isnis +L$S' sistem istri!usi melalui proyek tiak melahirkan !isnis yang !erkesinam!ungan sustaina!le3' karena tergantung ari aa tiaknya ana untuk proyek# Konisi +hoto)oltai& +3 +o*er System i (nonesia saat ini ,e!erapa perusahaan masih akti% alam istri!usi + i peesaan# Akti)itas utama !isnis + retail3 !eraa i +ropinsi Lampung' Ca*a ,arat' S umatra Selatan' Cam!i' ,engkulu'Sula*esi Selatan' an iaerah lain seperti ,angka ,elitung' ,ali' =$,' Sula*esi $enggara' Sula*esi Utara' Sumatra Utara' Riau' akti)itas !isnis ritel !aru alam tahap permulaan# +royek pengaaan + untuk hi!ah 100: masih tetap iaakan i hampir seluruh aerah $k
(/((3' engan ana A+,=/A+,# +raktek ini potensial men"ai pengham!at !agi perkem!angan !isnis +L$S yang !erkelan"utan# konisi !umi kita kian lama kian mengenaskan karena ter&emarnya lingkungan ari e%ek rumah ka&a greenhouse e%%e&t3 yang menye!a!kan glo!al *arming' hu"an asam' rusaknya lapisan oJon hingga hilangnya hutan tropis# Semua "enis polusi itu rata-rata aki!at ari penggunaan !ahan !akar %osil seperti minyak !umi' uranium' plutonium' !atu !ara an lainnya yang tiaa hentinya# +aahal kita tahu !ah*a !ahan !akar ari %osil tiak apat iper!aharui' tiak seperti !ahan !akar non-%osil# engan konisi yang suah seemikian memprihatinkan' gerakan hemat energi suah merupakan keharusan i seluruh unia# Salah satunya engan hemat !ahan !akar an menggunakan !ahan !akar ari non-%osil yang apat iper!aharui seperti tenaga angin' tenaga air' energi panas !umi' tenaga matahari' an lainnya# uniapun suah mulai meru!ah tren prouksi an penggunaan !ahan !akarnya' ari !ahan !akar %osil !eralih ke !ahan !akar non%osil' terutama tenaga surya yang tiak ter!atas# # Sistem +em!angkit Listrik $enaga Surya +L$S3 akan le!ih iminati karena apat igunakan untuk keperluan apa sa"a an i mana sa"a !angunan !esar' pa!rik' perumahan' an lainnya# Selain perseiaannya tanpa !atas' tenaga surya nyaris tanpa ampak !uruk terhaap lingkungan i!aningkan !ahan !akar lainnya#i negara-negara inustri ma"u seperti Cepang' Amerika Serikat' an !e!erapa negara i Eropa engan !antuan su!sii ari pemerintah telah ilun&urkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga surya ini# $iak itu sa"a i negara-negara seang !erkem!ang seperti (nia' Mongol promosi pemakaian sum!er energi yang apat iper!aharui ini terus ilakukan# Untuk le!ih mengetahui apa itu pem!angkit listrik tenaga surya atau kami singkat engan +L$S maka alam tulisan ini akan i"elaskan se&ara singkat komponen-komponen yang mem!entuk +L$S' sistim kelistrikan tenaga surya an tren teknologi yang aa# 2# K>=SE+ KERCA S(S$EM +L$S +em!angkit listrik tenaga surya itu konsepnya seerhana# Yaitu mengu!ah &ahaya matahari men"ai energi listrik# 7ahaya matahari merupakan salah satu !entuk energi ari sum!er aya alam# Sum!er aya alam matahari ini suah !anyak igunakan untuk memasok aya listrik i satelit komunikasi melalui sel surya# Sel surya ini apat menghasilkan energi listrik alam "umlah yang tiak ter!atas langsung iam!il ari matahari' tanpa aa !agian yang !erputar an tiak memerlukan !ahan !akar# Sehingga sistem sel surya sering ikatakan !ersih an ramah lingkungan# ,aingkan engan se!uah generator listrik' aa !agian yang !erputar an memerlukan !ahan !akar untuk apat menghasilkan listrik# Suaranya !ising# Selain itu gas !uang yang ihasilkan apat menim!ulkan e%ek gas rumah ka&a green house gas3 yang pengaruhnya apat merusak ekosistem planet !umi kita# Sistem sel surya yang igunakan i permukaan !umi teriri ari panel sel surya' rangkaian kontroler pengisian &harge &ontroller3' an aki !atere3 12 )olt yang maintenan&e %ree# +anel sel surya merupakan moul yang teriri !e!erapa sel surya yang iga!ung alam hu!ungkan seri an paralel tergantung ukuran an kapasitas yang iperlukan#
Yang sering igunakan aalah moul sel surya 20 *att atau .0 *att# Moul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional engan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari# Rangkaian kontroler pengisian aki alam sistem sel surya itu merupaka n rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya# Kontroler ini apat mengatur tegangan aki alam selang tegangan 12 )olt plus minus 10 persen# ,ila tegangan turun sampai 10'4 )olt' maka kontroler akan mengisi aki engan panel surya se!agai sum!er ayanya# $entu sa"a proses pengisian itu akan ter"ai !ila !erlangsung paa saat aa &ahaya matahari# Cika penurunan tegangan itu ter"ai paa malam hari' maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik# Setelah proses pengisian itu !erlangsung selama !e!erapa "am' tegangan aki itu akan naik# ,ila tegangan aki itu men&apai 1.'2 )olt' maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu# Rangkaian kontroler pengisian itu se!enarnya muah untuk irakit seniri# $api' !iasanya rangkaian kontroler ini suah terseia alam keaaan "ai i pasaran# Memang harga kontroler itu &ukup mahal kalau i!eli se!agai unit terseniri# Ke!anyakan sistem sel surya itu hanya i"ual alam !entuk paket lengkap yang siap pakai# Cai' sistem sel surya alam !entuk paket lengkap itu "elas le!ih murah i!aningkan engan !ila merakit seniri# ,iasanya panel surya itu letakkan engan posisi statis menghaap matahari# +aahal !umi itu !ergerak mengelilingi matahari# >r!it yang itempuh !umi !er!entuk elip engan matahari !eraa i salah satu titik %okusnya# Karena matahari !ergerak mem!entuk suut selalu !eru!ah' maka engan posisi panel surya itu yang statis itu tiak akan iperoleh energi listrik yang optimal# Agar apat terserap se&ara maksimum' maka sinar matahari itu harus iusahakan selalu "atuh tegak lurus paa permukaan panel surya# Cai' untuk menapatkan energi listrik yang optimal' sistem sel surya itu masih harus ilengkap i pula engan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghaap matahari seemikian rupa sehingga sinar mahatari "atuh hampir tegak lurus paa panel suryanya# Kontroler seperti ini apat i!angun' misalnya' engan menggunakan mikrokontroler 40.1# Kontroler ini tiak seerhana' karena teriri ari !agian perangkat keras an !agian perangkat lunak# ,iasanya' paket sistem sel surya yang lengkap !elum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya se&ara otomatis supaya sinar matahari "atuh tegak lurus# Karena itu' kontroler ma&am ini &ukup mahal# 1# ,iaya prouksi pem!uatan sel surya# Cika kita melihat proses pem!uatan sel surya engan mengam!il &ontoh yang menempati 50: pangsa pasar sel surya saat ini' maka terlihat aanya proses prouksi yang meli!atkan moal !esar high &apital3' yakni inustri semikonuktor# (nustri semikonuktor ini masih merupakan inustri paat moal karena !ersanar paa pem!uatan an penyeiaan silikon' le!ih tepatnya *a%er silikon# Se"atinya' silikon seniri ialah elemen ter!anyak keua i kulit !umi setelah oksigen' sehingga harganya relati% renah#
terse!ut kira-kira US ;0/kg an terus meningkat ikarenakan aanya permintaan inustri semikonuktor maupun elektronik# +emrosesan seperti masing-masing menyum!ang 10 an 2;: ari total harga sel surya# Se&ara kasar' saat ini' harga se!uah sel surya sekitar US -;/Batt' !elum termasuk penukungnya# Sehingga "ika seorang konsumen henak mem!eli sel surya engan aya ;0 Batt' maka perlu menganggarkan !iaya sekitar US 200-2;0 lihat ta!el i akhir tulisan3# Agak seikit mele!ar' lantas' !isakah kita mem!uat inustri sel surya seniri agar sel surya !isa le!ih muah ter"angkau i pasar seniri +aa asarnya tentu sa"a hal ini sangat mungkin engan !e!erapa &atatan menurut opini saya# +ertama' pem!uatan silikon untuk sel surya atau semikonuktor ialah se!uah usaha paat moal yang sangat !esar ari segi in)estasi# an tiak semua negara i unia yang mampu se&ara teknologi melakoni peker"aan !esar ini' hanya !e!erapa negara sa"a yang mampu mem!uat silikon engan kaar yang i!utuhkan maupun *a%er silikon' semisal' Amerika' Cerman' Cepang an Korea# Selain itu' inustri pem!uatan silikon !erkaar tinggi maupun pem!uatan *a%er silikon ini "uga menyeot tenaga listrik yang &ukup !esar# =amun mengingat !ahan asar silikon seperti pasir silika ini muah itermui i (nonesia ' engan ukungan in)estor an pemerintah' saya kira kita &ukup mampu alam hal ini# Masak &alon +L$= Muria yang he!oh 40 trilyun sa"a kita menyanggupi' mem!uat se!uah pa!rik *a%er silikon sa"a kurang mampu Keua' "ika alam "angka penek tu"uannya ialah memasarkan sel surya se!anyak mungkin' maka kita perlu meniru langkah 7hina alam memasarkan sel surya i negaranya# (nustriinustri 7hina tiak mem!uat material asar silikon untuk sel surya ini# Mereka "uga tiak memiliki kemampuan alam mem!uat mesin-mesin yang ipergunakan pa!rik-pa!rik mereka untuk mem!uat sel surya alam skala !esar# S3 yang !iasanya teriri atas !aterei' in)erter' !iaya pemasangan serta in%rasturktur lihat gam!ar !erikut3# i sini peran ,>S sangat penting sehinga semua ini Sel surya P ,>S3 ise!ut engan sistem %oto)oltaik# ,aterei serta pegontrolnya iperlukan untuk meyimpan tenaga listrik untuk pemakaian i malam hari "ika iperlukan# (n)erter i!utuhkan untuk mengu!ah keluaran sel surya yang !erarus 7 men"ai A7 sesuai engan keperluan perumahan# an instalasi iperlukan untuk menyelaraskan !entuk atap3 rumah engan !erapa luas sel surya atau aya yang i!utuhkan agar optimal# Iam!ar i !a*ah ini seikit menggam!arkan !erapa porsi anggaran yang i!utuhkan paa saat
pemasangan an per!aningannya paa 20 tahun kemuian# Asumsi memakai 1.00 Batt menggunakan !aterei .; Ah# Literatur ini menggunakan negara Meksiko se!agai &ontohnya# i sana terlihat !ah*a komponen !aterei yang memiliki masa pakai optimum yang ter!atas sekitar tahun3' memerlukan perhatian khusus terutama karena aanya penam!ahan !iaya ekstra untuk penggantian !aterei !aru# Se&ara perhitungan kasar' harga Sel surya P ,>S ini men&apai US 4-10/Batt# Sehingga "ika henak menggunakan sel surya i perumahan lengkap engan sarana penukungnya untuk 1.00 Batt atau 1#. kB' maka !iaya kasar yang perlu iperlukan kira-kira 1.00 Batt D US 4 103 US 10#00 1.#000 atau "ika i-rupiah-kan sekitar Rp 54#440#000 11@#000#000 engan masa pakai 20 tahun le!ih an !iaya tam!ahan untuk penggantian !aterei per -; tahun sekali# $a!el i !a*ah merupakan simulasi perhitungan !iaya yang iperlukan untuk memasang sel surya i se!uah rumah engan kapasitas aya terpasang se!esar ;0 Batt# Cika henak memasang sel surya i rumah engan aya 1000 Batt mirip engan rata-rata aya terpasang paa rumah i (nonesia ari +L=' maka harga total tinggal ikalikan sa"a engan 20# Energi surya aalah sum!er energi ter!arukan yang seang an kemungkinan3 akan !erkem!ang paling &epat# $api' teknologi energi surya memiliki kelemahan laten' karena tiak !isa mem!angkitkan listrik i malam hari atau saat sinar matahari tertutup a*an# Lalu !agaimana solusinya Se!uah konsorsium !ernama SolarReser)e mena*arkan satu solusi men"an"ikan' !aik ari segi kehanalan sistem' ekonomi' maupun keamanan lingkungan# Ca*a!annya aa paa garam# SolarReser)e menggunakan teknologi yang apat menyimpan energi panas &ahaya matahari i alam larutan garam meniih# +royek pertama SolarReser)e akan menghasilkan listrik ;00 MB apat menyeiakan listrik sekitar 00 ri!u rumah3' setara engan kapasitas pem!angkit listrik !er!ahan !akar !atu!ara' tapi tiak menghasilkan gas rumah ka&a# ,er!ea engan pem!angkit listrik tenaga surya lain' teknologi milik SolarReser)e apat menghasilkan listrik saat langit menung' !ahkan malam hari# alam 10 hingga 1; tahun ke epan' SolarReser)e meren&anakan mem!angun 10 pem!angkit listrik "enis ini# +em!angkit listrik yang mengga!ungkan energi surya an larutan garam ini memiliki prinsip ker"a hampir serupa engan pem!angkit listrik tenaga surya i Se)ille# i Se)ille terapat ratusan &ermin yang memantulkan sinar matahari ke se!uah to*er# +aa to*er ini iletakkan tanki !esar !erisi air# Energi matahari akan memanaskan air i alam tanki' lalu menghasilkan uap panas' yang kemuian isalurkan ke tur!in-tur!in untuk menghasilkan listrik#
+em!angkit listrik tenaga surya thermal3 11 MB i Se)ille' Spanyol +aa teknologi milik SolarReser)e' mereka tiak menggunakan Qair !iasa i alam tanki' tapi air garam# Ratusan &ermin memantulkan &ahaya matahari ke tanki' memanaskan air garam hingga 1'000 era"at 8ahrenheit ;.4 era"at 7elsius3# Air garam meniih yang mem!a*a uap panas3 lalu ipompa ke generator untuk memutar tur!in uap an menghasilkan listrik#
iagram pem!angkit listrik tenaga surya-garam meniih
Se)ille# Lalu apa yang mem!eakan +em!angkit i Se)ille tiak apat !eroperasi i malam hari atau saat &ua&a menung' seangkan milik SolarReser)e apat !eker"a 2 "am sehari# (nilah keunggulan utama teknologi !aru ini# Rahasianya aalah karena SolarReser)e menggunakan garam' &uran soium an potassium nitrate# Larutan terse!ut memiliki kemampuan menyimpan panas# Riset yang ilakukan $he =ational Solar $hermal $est 8a&ility menyimpulkan !ah*a garam meniih aalah larutan yang paling !aik igunakan menyalurkan energi panas# Selan"utnya lem!aga terse!ut mengatakan !ah*a panas yang tersimpang masih &ukup untuk memutar tur!in uap tekanan tinggi' *alaupun saat tiak aa sinar matahari# Keuntungan lain ari teknologi ini aalah karena tiak meli!atkan !ahan-!ahan yang apat ter!akar' tiak !era&un' an yang paling penting tiak menghasilkan kar!on ioksia# Kon)ersi Energi Surya
Pembuatan Sel Surya Silikon : Sang Primadona Ketika trio ,ell La!oratories' 7hapin' 8uller an +earson' menemukan se!uah %enomena p-n "un&tion yang apat mengu!ah raiasi sinar matahari men"ai tenaga listrik pertama kalinya paa tahun 15;' material yang ipergunakan !erupa silikon Si3# Sayangnya %enomena yang mereka se!ut se!agai Qphoto&ell kala itu masih !elum menarik !anyak perhatian kalangan peneliti untuk i"aikan se!uah mata ka"ian serius# ugaan penulis pri!ai ialah karena saat itu booming penelitian alam !iang %isika Jat paat solid state physics3 atau Jat mampat condensed matter 3 tengah me*a!ah# itam!ah lagi engan semakin ter!ukanya teknologi semikonuktor an teknologi )akum mem!uka inustrialisasi !esar-!esaran prouk elektronika terutama untuk kalangan rumah tangga paa era 15;0-1590-an# Minimnya perhatian paa %enomena photo&ell !erlangsung hingga hampir 20 tahun lamanya sampai meletusnya krisis minyak !umi selama pe&ahnya perang Ara!-(srael i a*al tahun 15@0an aki!at em!argo minyak oleh negara Ara! terhaap unia ,arat# $ersentaknya unia atas krisis minyak terse!ut !erim!as paa ke!i"akan men&ari sum!er-sum!er energi !aru selain !ersanar paa minyak !umi/energi %osil i mana Qphoto&ell men"ai salah satu sum!er energi !aru yang ilirik# =ama photo&ell yang kemuian !eru!ah men"ai solar &ell/sel surya engan sangat &epat men"ai salah satu topik utama penelitian i !iang energi !aru an ter!aharukan#
pertama sel surya' mapannya pengetahuan akan silikon' ter!uktinya kehanalan silikon alam aplikasi sel surya' an "umlah &aangan silikon i perut !umi !erupa pasir sili&a yang !erlimpah men"ai !e!erapa !ahan pertim!angan utama# ,elum itam!ah oleh ukungan in%rastruktur inustri semikonuktor yang memang mengam!il material silikon se!agai !ahan asar utama prouk elektronika yakni mi&ro&hip atau mi&ropro&essor# Mantapnya silikon se!agai sel surya yang paling !anyak iprouksi patut !erterima kasih paa ukungan inustri semikonuktor terse!ut# +aa masa-masa a*al inustrialisasi sel surya' silikon se!agai !ahan asar sel surya merupakan !ahan !uangan ari inustri semikonuktor# Silikon yang tiak terpakai paa inustri semikonuktor ikarenakan' misal' kaar kemurnian silikon yang renah' ipakai paa inustri sel surya yang memang tiak terlalu mem!utuhkan material silikon engan kemurnian yang sangat tinggi# ,aru paa !e!erapa tahun !elakangan inilah !e!erapa pa!rik pemurnian silikon mulai memprouksi !ahan material silikon khusus untuk aplikasi sel surya engan !erka&a paa pesatnya prouksi sel surya silikon i unia saat itu' maupun proyeksi pemasaran sel surya i masa epan# Saat ini' sel surya "enis silikon menempati pangsa pasar sekitar 42-4;: pasar sel surya unia# Se!agaimana isinggung i atas' sel surya pertama meman%aatkan p-n "un&tion silikon' yang men"ai &ara ker"a %unamental sel surya "enis apapun# Silikon "enis p p-type3 isam!ung engan silikon "enis n n-type3 menghasilkan sam!unagn p-n# p-type ini maksunya silikon engan kele!ian muatan positi% surplus hole3 an n-type merupakan material silikon !erkele!ihan muatan negati% surplus elektron3# Aanya sam!ungan p-n ini memungkinkan keua muatan positi% hole3 maupun negati% elektron3 apat !erpinah an mengalir ke arah yang !erla*anan# Cika keua u"ung sam!ungan p-n ini ihu!ungkan engan se!uah rangkaian listrik' maka elektron an hole apat mengalir ke rangkaian# Sinar mataharilah photon3 yang menggerakkan elektron an hole terse!ut menu"u rangkaian tai# Mekanisme sel surya ini disederhanakan demikian saja, mekanisme sel surya yang lebih detail ditulis pada artikel Melihat prinsip ker"a sel surya le!ih ekat ,agian +ertama3# Iam!ar i!a*ah ini merupakan struktur komponen asar sel surya paa umumnya# +enulis menapatkannya paa link !erikut#
+roses pem!uatan sel surya silikon ini ter!ilang paling seerhana iantara semua "enis sel surya# Meski merupakan se!uah proses alam unia semikonuktor yang ientik engan proses hightech' namun "ika men&ermati proses pem!uatan sel surya se&ara le!ih etil' kesan terse!ut !erangsur-angsur hilang# +enulis ke!etulan pernah mengun"ungi se!uah pa!rik tepatnya se!uah
inustri ke&il-menengah- yang memprouksi sel surya i se!uah kota inustri i Korea Selatan? ari pem!uatan silikon n type hingga enkapsulasi sel surya yang siap i"ual# $iak terlampau rumit menger"akannya' meski perlu isaari !ah*a inustri ini mem!utuhkan in)estasi yang tiak ke&il# $ahapan umum pem!uatan sel surya silikon 1. Pemesanan dan spesifikasi silikon wafer yang dibutuhkan.
+em!uatan sel surya silikon ini !ermula ari pemesanan silikon khusus untuk aplikasi sel surya yang ikenal se!agai N7J-Si *a%ers 7Jo&hralski Sili&on *a%ers3 i mana 7J merupakan proses utama pem!uatan silikon *a%er ari !i"ih silikon# Yang ise!ut engan khusus ialah silikon *a%er ini telah imoi%ikasi men"ai silikon p-type ari pa!rikan# Silikon *a%er untuk sel surya ini !er!entuk !u"ur sangkar engan suut yang iratakan' se!agaimana itun"ukkan paa i !a*ah# imensi silikon *a%er ini ialah 10-1; &m engan kete!alan antara 200-.;0 mi&ron 0#2-0#.; mm3#
2. Pembersihan permukaan silikon wafer.
Silikon *a%er yang ipesan ini memiliki tipikal permukaan yang sangat kasar aki!at pemotongan atau penger"aan selama i pa!rik pem!uatan *a%er# Untuk itu' permukaan silikon i etch ikikis3 engan menggunakan larutan asam atau !asa# 7ukup engan merenam silikon *a%er ke alam larutan terse!ut' maka permukaan silikon *a%er kira-kira sealam 10 mikron akan terkikis se&ara merata#
3. eksturisasi permukaan silikon wafer.
Agar silikon *a%er yang ipergunakan apat se&ara optimal menyerap sinar matahari' paa umumnya permukaan silikon i!eri perlakuan khusus !erupa teksturisasi engan menggunakan larutan !asa =a>< atau K>< engan konsentrasi' temperatur maupun lama perlakuan tertentu# engan men&elupkan *a%er ke alam laruan terse!ut' permukaan silikon men"ai kasar engan tekstur menyerupai piramia# $ekstur *a%er seperti piramia ini apat mengurangi pemantulan sinar matahri yang ating serta meningkatkan penyerapan sinar matahari oleh permukaan *a%er#
!. Difusi fosfor dan pembuatan lapisan n"type silikon.
8os%or ikenal luas se!agai elemen tam!ahan dopant 3 untuk mem!uat semikonuktor silikon !er"enis n atau silikon n-type# Setelah proses teksturisasi' silikon *a%er ini imasukkan ke alam apur pemanas !ertemperatur tinggi yang ilengkapi engan larutan +>7l. se!agai sum!er %os%or# engan meniupkan gas inert nitrogen ke alam larutan' maka uap %os%or akan keluar an apat ialirkan ke alam apur# Suhu i alam %urna&e i"aga sekitar 500-5;007 sehingga uap %os%or terse!ut apat !eri%usi masuk ke alam silikon melalui sisi sisi permukaannya# +roses i%usi !iasanya ihentikan setelah 10-1; menit hinga ter!entuknya lapisan silikon n-type i permukaan silikon engan kete!alan lapisan sekitar 10-20 mi&ron# Lapisan n-type ini !er%ungsi se!agai pelengkap sam!ungan p-n paa struktur sel surya an lapisan konukti% yang mengalirkan elektron ke rangkaian listrik#
#. Penghilangan lapisan silikon n"type pada bagian sisi wafer.
Se!agaimana itun"ukkan paa gam!ar ' lapisan silikon n-type terapat pula i !agian sisi *a%er yang !ila ini ter"ai maka ia apat menghu!ungkan ua permukaan *a%er# Untuk itu
lapisan silikon n-type i sisi *a%er perlu ihilangkan engan memotong lapisan terse!ut atau yang le!ih presisi ialah engan menggunakan plasma yang mengikis ha!is lapisan silikon n-type ini#
$. Pembuatan lapisan anti"refleksi.
Selain teksturisasi untuk memaksimumkan penyerapan sinar matahari' maka penggunaan lapisan anti-re%leksi anti-reflection coating/ARC 3 i atas lapisan silikon n-type# Lapisan AR7 ini merupakan lapisan transparan/tem!us &ahaya yang apat meneruskan sinar matahari yang "atuh i permukaan *a%er namun tiak memantulkannya# (neks re%raksi lapisan AR7 yang !esar inilah yang menye!a!kan ia tiak memantulkan sinar matahari# Material untuk AR7 ini !iasanya ialah $i>2 /titanium ioksia atau Magnesium 8luoria Mg823# $eknik pem!uatannya apat meman%aatkan teknik penguapan kimia chemical vapor deposition/CV3 yang mereaksikan uap senya*aan titanium atau magnesium organik yang i&ur engan uap air paa suhu yang relati% renah yakni 20007#
%. &etalisasi.
Agar apat ihu!ungkan engan ka!el' silikon i!eri lapisan metal yang konukti% sehingga apat mengalirkan elektron/hole ari sel surya# Logam yang &o&ok untuk !ertuas se!agai konuktor ini ialah Ag perak3# (a memiliki si%at konukti%itas yang tinggi' memiliki aya rekat ke silikon *a%er yang sangat !aik serta !eraya tahan tinggi# +erak yang ipasang i silikon *a%er sangat tipis an pemasangannya menggunakan metoe screen printing # +asta larutan perak ioleskan i atas se!uah pola engan !agian !agin tertentu yang memungkinkan pasta larutan perak mengisi permukaan *a%er# Setelah selesai ioleskan i atas *a%er' engan pemanasan an pengeringan 100-20007' pasta akan mengering# +roses metalisasi ini iker"akan pula i !agian !elakang silikon *a%er#
'. Pemanasan ( co-firing ).
+emanasan paa suhu yang tinggi iperlukan untuk memantapkan lapisan metal konukti% karena masih terapatnya resiu/!ahan !ahan sisa organik selama pengeringan paa suhu renah# +aa pemasan yang le!ih tinggi' perak se!agai komponen konukti% men"ai semakin paat an mampu mempenetrasi lapisan AR7 an akhirnya menyentuh lapisan silikon n-type tanpa merusak lapisan AR7 seniri# <(ngga tahap ini' komponen sel surya suah se&ara utuh ter!uat#
*. Pengu+ian dan pemilihan sel.
(ni ialah tahap akhir ari pem!uatan sel surya yakni mengu"i sel an memeriksa e%isiensi sel maupun akititas !uality control lainnya# 1,. Enkapsulasi dan pembuatan modul sel.
Se!agaimana ise!utkan i a*al' sel surya hanya !erukuran 1010 atau 1;1; &m# Agar sel apat ipergunakan' an menghasilkan aya yang !ias ipasarkan' sel irangkai men"ai se!uah moul yang le!ih !esar an tersusun atas 20-.0 sel# alam tahap ini' proses enkapsulasi moul engan ka&a/plastik an pemasangan %rame aluminum iker"akan hingga siap untuk ipakai lihat gam!ar moul surya i !a*ah3# $anpa enkapsulasi yang !er%ungsi pula se!agai pelinung sel surya terhaap lingkungan luar' sel atau moul tiak apat iman%aatkan se&ara optimal#
-erbagai plikasi Energi &atahari >leh $homas Ari =egara
Energi matahari merupakan energi yang utama !agi kehiupan i !umi ini# ,er!agai "enis energi' !aik yang ter!arukan maupun tak-ter!arukan merupakan !entuk turunan ari energi ini !aik se&ara langsung maupun tiak langsung# ,erikut ini aalah !e!erapa !entuk energi yang merupakan turunan ari energi matahari misalnya •
•
Energi angin yang tim!ul aki!at aanya per!ean suhu an tekanan satu tempat engan tempat lain se!agai e%ek energi panas matahari# Energi air karena aanya siklus hirologi aki!at ari energi panas matahari yang mengenai !umi#
•
•
•
Energi !iomassa karena aanya %otosintesis ari tum!uhan yang nota!ene menggunakan energi matahari# Energi gelom!ang laut yang mun&ul aki!at energi angin# Energi %osil yang merupakan !entuk lain ari energi !iomassa yang telah mengalami proses selama !er"uta-"uta tahun#
Selain itu energi panas matahari "uga !erperan penting alam men"aga kehiupan i !umi ini# $anpa aanya energi panas ari matahari maka seluruh kehiupan i muka !umi ini pasti akan musnah karena permukaan !umi akan sangat ingin an tiak aa makluk yang sanggup hiup i !umi# Energi Panas &atahari sebagai Energi lternatif
Energi panas matahari merupakan salah satu energi yang potensial untuk ikelola an ikem!angkan le!ih lan"ut se!agai sum!er &aangan energi terutama !agi negara-negara yang terletak i khatulisti*a termasuk (nonesia' imana matahari !ersinar sepan"ang tahun# apat ilihat ari gam!ar i atas !ah*a energi matahari yang terseia aalah se!esar 41#000 $erraBatt seangkan yang iman%aatkan masih sangat seikit# Aa !e!erapa &ara peman%aatan energi panas matahari yaitu 1# +emanasan ruangan 2# +enerangan ruangan .# Kompor matahari # +engeringan hasi pertanian ;# istilasi air kotor 9# +emanasan air @# +em!angkitan listrik Pemanasan /uangan
Aa !e!erapa teknik penggunan energi panas matahari untuk pemanasan ruangan' yaitu •
Cenela
(ni merupakan teknik pemanasan engan menggunakan energi panas matahari yang paling seerhana#
menggunakan ka&a# Untuk menapatkan panas yang optimal maka paa "enela ipasang ka&a gana# ,iasanya i aerah-aerah empat musim ining/tem!ok !angunan iganti engan ka&a agar matahari !e!as menyinari an menghangatkan ruangan paa saat musim ingin# •
ining $rom!e"rombe #all 3
ining trom!e aalah ining yang iluarnya terapat ruangan sempit !erisi uara# ining !agian luar ari ruangan sempit terse!ut !iasanya !erupa ka&a# ining ini inamai !erasarkan nama penemunya yaitu 8eliD $rom!e' orang !erke!angsaan +eran&is# +rinsip ker"anya aalah permukaan luar ruangan ini akan ipanasi oleh sinar matahari' kemuian panas terse!ut perlahan-lahan ipinahkan kealam ruangan sempit# Selan"utnya panas i alam ruangan sempit terse!ut akan ikon)eksikan ke alam !angunan melalui saluran uara paa ining trom!e# •
$reenhouse
$eknik ini hampir sama engan ining trom!e hanya sa"a "arak antara ining masi% engan ka&a le!ih le!ar' sehingga tanaman !isa hiup i alamnya#
+rinsip ker"a greenhouse "uga serupa engan ining trom!e# +anas masuk melalui ka&a ke alam greenhouse lalu ikon)eksikan ke alam !angunan untuk menghangatkan ruangan atau men"aga suhu rungan tetap sta!il meskipun paa *aktu siang atau malam hari# Penerangan /uangan
Aalah teknik peman%aatan energi matahari yang !anyak ipakai saat ini# engan teknik ini paa siang hari lampu paa !angunan tiak perlu inyalakan sehingga menghemat penggunaan listrik untuk penerangan# $eknik ini ilaksanakan engan menesain !angunan yang memungkinkan &ahaya matahari !isa masuk an menerangi ruangan alam !angunan# 0ompor &atahari
+rinsip ker"a ari kompor matahari aalah engan mem%okuskan panas yang iterima ari matahari paa suatu titik menggunakan se!uah &ermin &ekung !esar sehingga iapatkan panas yang !esar yang apat igunakan untuk menggantikan panas ari kompor minyak atau kayu !akar#
Untuk iameter &ermin se!esar1'. meter kompor ini mem!erikan aya thermal se!esar 400 *att paa pan&i# engan menggunakan kompor ini maka ke!utuhan akan energi %osil an energi listrik untuk memasak apat ikurangi# Pengeringan asil Pertanian
negara-negara empat musim yang harus mengeluarkan !iaya untuk mengeringkan hasil panennya engan menggunakan o)en yang menggunakan !ahan !akar %osil maupun menggunakan listrik# Distilasi ir
7ara ker"anya aalah se!uah kolam yang angkal' engan kealaman 2;mm hingga ;0 mm' itututup oleh ka&a# Air yang ipanaskan oleh raiasi matahari' se!agian menguap' se!agian uap itu mengem!un paa !agian !a*ah ari permukaan ka&a yang le!ih ingin# Ka&a terse!ut imiringkan seikit 10 era"at untuk memungkinkan em!unan mengalir karena gaya !erat menu"u ke saluran penampungan yang selan"utnya ialirkan ke tangki penyimpanan# Pemanasan ir
+enyeiaan air panas sangat iperlukan oleh masyarakat' !aik untuk mani maupun untuk alat antiseptik paa rumah sakit an klinik kesehatan# +enyeiaan air panas ini memerlukan !iaya yang !esar karena harus terseia se*aktu-*aktu an !iasanya untuk memanaskan igunakan energi %osil ataupun energi listrik# =amun engan menggunakan pemanas air tenaga surya maka hal ini !ukan merupakan masalah karena pemanasan air ilakukan engan menyerap panas matahari engan menggunakan kolektor sehingga tiak memerlukan !iaya !ahan !akar#
+rinsip ker"anya aalah panas ari matahari iterima oleh kolektor yang terapat i alam terapat pipa-pipa !erisi air# +anas yang iterima kolektor akan iserap oleh air yang !eraa i alam pipa sehingga suhu air meningkat# Air ingin ialirkan ari !a*ah seangkan air panasnya ialirkan le*at atas karena massa "enis air panas le!ih ke&il aripaa massa "enis air ingin prinsip thermosipon3# Air ini lalu masuk ke alam penyimpan panas# +aa penyimpan panas' panas ari air ini ipinahkan ke pipa !erisi air yang lain yang merupakan perseiaan air untuk mani/antiseptik# Seangkan air yang !erasal ari kolektor akan iputar kem!ali ke kolektor engan menggunakan pompa atau hanya menggunakan prinsip thermosipon# +erseiaan air panas akan isimpan i alam tangki penyimpanan yang ter!uat ari !ahan isolator thermal# +aa sistem ini terapat pengontrol suhu "ika suhu air panas yang ihasilkan kurang ari yang iinginkan maka air akan imasukkan kem!ali ke tangki penyimpan panas untuk ipanaskan kem!ali# Kolektor yang igunakan paa pemanas air tenaga panas matahari ini aalah kolektor surya plat atar yang !agian atasnya ter!uat ari ka&a yang !er*arna hitam reup seangkan !agian !a*ahnya ter!uat ari !ahan isolator yang !aik sehingga panas yang terserap kolektor tiak terlepas ke lingkungan# Air panas i alam kolektor !isa men&apai 42 7 seangkan air panas yang ihasilkan tergantung keinginan karena sistem ilengkapi pengontrol suhu# Pembangkitan istrik
+rinsipnya hampir sama engan pemanasan air hanya paa pem!angkitan listrik' sinar matahari iperkuat oleh kolektor paa suatu titik %okus untuk menghasilkan panas yang sangat tinggi !ahkan !isa men&apai suhu .400 7# +ipa yang !erisi air ile*atkan tepat paa titik %okus sehingga panas terse!ut iserap oleh air i alam pipa# +anas yang sangat !esar ini i!utuhkan untuk mengu!ah %ase &air air i alam pipa men"ai uap yang !ertekanan tinggi# Uap !ertekanan tinggi yang i hasilkan ini kemuian igunakan untuk menggerakkan tur!in uap yang kemuian akan memutar tur!o generator untuk menghasilkan listrik#
Aa ua "enis kolektor yang !iasa igunakan untuk pem!angkitan listrik yaitu kolektor para!olik meman"ang an kolektor para!olik &akram#
0olektor Parabolik &eman+ang
0olektor Parabolik akram
i 7ali%ornia' Amerika Serikat' alat ini telah mampu menghasilkan .; MB listrik# engan memprouksi kolektor ini se&ara massal' maka harga satuan energi matahari ini i AS' sekitar Rp 100/KBh le!ih murah i!aningkan energi nuklir an sama engan energi ari tenaga pem!angkit engan !ahan !aku energi %osil#()an A
+em!angkitan listrik !erasarkan per!eaan tekanan paa gas "uga !isa ilakukan' yaitu engan menggunakan &himney# (ni se!uah sistem to*er yang teriri tur!in gas an "alinan ka&a tertutup yang luas untuk memerangkap panas matahari# +rinsipnya sinar matahari akan menem!us ka&a ari alat ini kemuian memanaskan gas yang terperangkap i !a*ah ka&a# Ias suhu tinggi ini akan memasuki to*er tertutup yang tingginya !isa men&apai 1000 meter )ertikal# >leh karena per!eaan suhu gas paa permukaan !umi an 1000 meter iatas permukaan !umi' maka gas akan mengalir ke atas melalui to*er ini# Aliran gas/uara terse!ut akan memutar tur!in gas# Skema seerhana apat ilihat paa gam!ar i!a*ah#
0euntungan dan 0erugian Energi Panas &atahari
Keuntungan ari penggunaan energi panas matahari antara lain •
•
•
•
Energi panas matahari merupakan energi yang terseia hampir iseluruh !agian permukaan !umi an tiak ha!is rene%able energy3# +enggunaan energi panas matahari tiak menghasilkan polutan an emisi yang !er!ahaya !aik !agi manusia maupun lingkungan# +enggunaan energi panas matahari untuk pemanas air' pengeringan hasil panen akan apat mengurangi ke!utuhan akan energi %osil# +em!anguan pemanas air tenaga matahari &ukup seerhana an memiliki nilai ekonomis#
Kerugian ari penggunaan energi panas matahari antara lain •
•
Sistem pemanas air an pem!angkit listrik tenaga panas matahari tiak e%ekti% igunakan paa aerah memiliki &ua&a !era*an untuk *aktu yang lama# +aa musim ingin' pipa-pipa paa sistem pemanas ini akan pe&ah karena air i alamnya mem!eku#
•
•
•
•
Mem!utuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya igunakan untuk pertanian' perumahan' an kegiatan ekonomi lainya#
Pustaka •
Arismunanar' B# 155;# "eknologi Rekayasa &urya# ,anung# +ranya +aramita#
•
,oyle' I# 1559# Rene%able 'nergy# Milton Keynes# $he >pen Uni)ersity#
•
•
•
•
Ioron 8eller# (ndia )uilding *arge-&cale &olar "hermal Capacity# A)aila!le %rom http//***#e&o*orl#org/kto!er 200;# +eluar dari +etergantungan asar. ))M assive &olar Architecture 0 1eating # A)aila!le %rom ***#aJsolar&enter#&om/esign/pas2 &olar Cooking # A)aila!le %rom ***#energiin%o#org/solarT&ooking
