SORAL 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.
SORAL CELL
sejarah soral cell
Tenaga listrik
dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund
Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini
merupakan cikal bakal teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan
dengan menyinari 2 elektrode dengan berbagai macam cahaya. Elektrode
tersebut di balut (coated) dengan bahan yang sensitif terhadapcahaya,
yaitu AgCl dan AgBr dan dilakukan pada kotak hitam yang dikelilingi
dengan campuran asam. Dalam percobaanya ternyata tenaga listrik
meningkat manakala intensitascahaya meningkat. Selanjutnya penelitian
dari Bacquerel dilanjutkan oleh peneliti-peneliti lain. Tahun 1873
seorang insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium sebagai
suatu elemen photo conductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan
Richard Evans Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik
apabila disinari dengan cahaya matahari. Hasil penemuan mereka
menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari secara langsung
menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga
disimpulkan bahwa solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat
digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.
Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang
sesungguhnya yaitu suatu bahan semi conductor (selenium) dibalut dengan
lapisan tipis emas. Tingkat efisiensi yang dicapai baru 1% sehingga
belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai
sebagai sensor cahaya. Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan
tulisannya mengenai photoelectric effect. Tulisannya ini mengungkapkan
bahwa cahaya terdiri dari paket-paket atau “quanta of energi” yang
sekarang ini lazim disebut “photon.” Teorinya ini sangat sederhana
tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein mengenai
photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan
seorang ahli fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize
untuk karya photoelectric effect. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya
juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan
photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.
Hingga tahun 1980 an efisiensi dari hasil penelitian
terhadap solar cell masih sangat rendah sehingga belum dapat digunakan
sebagai sumber daya listrik. Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang
Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama untuk jarak 4000 km
dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985
University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar
cell mencapai 20% dibawah kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007
University of Delaware berhasil menemukan solar cell technology yang
efisiensinya mencapai 42.8% Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin
film photovoltaicsolar cell.” Perkembangan dalam riset solar cell telah
mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya
sebagai sumber daya listrik.
CARA KERJA PLTS
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 sistemsel 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 panelsurya 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.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar