Pembangkit Listrik Tenaga Angin

22
Muhammad Taufan - 102041 Pembangkit Listrik Tenaga Angin Angin ==> baling-baling ==> poros ==> generator ==> aki ==> beban Energi kinetik angin mendorong baling-baling untuk berputar. Putaran baling-baling menghasilkan gerak mekanik pada poros baling-baling. gerak mekanis poros baling-baling ditransmisikan keporos generator. generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Energi listrik dari generator dimasukan ke baterai/aki yang mengubah sekaligus menyimpan energi listrik tesebut menjadi energi potensial listrik. Jika energi potensial listrik tersebut hendak digunakan beban dihubungkan dengan kedua kutub aki. Beban akan mengubah energi potensial listrik dari aki sesuai dengan fungsi beban tersebut. Untuk lebih jelasnya perhatikan bagian-bagian pembangkit listrik tenaga angin pada gambar berikut; Sudu baling-baling memindahkan geseran angin kepusat hub yang menghasilkan putaran pada poros utama. Gear-Box transmisi mengubah kecepatan putaran berkecepatan lambat dari poros utama menjadi putaran berkecepatan tinggi. Putaran tinggi tersebut dihubungkan langsung keporos generator yang menyerap dan mengubah putaran tersebut menjadi energi listrik. Gambar diatas menunjukkan komponen-komponen utama PLTB komersial pada bagian turbin pembangkit listriknya.

description

sekedarnya aja tak lebokke sak2e gen iso downloadneg iki kanggo iso dadi duit yo syukurlah

Transcript of Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Muhammad Taufan - 102041

Pembangkit Listrik Tenaga AnginAngin ==> baling-baling ==> poros ==> generator ==> aki ==> bebanEnergi kinetik angin mendorong baling-baling untuk berputar. Putaran baling-baling menghasilkan gerak mekanik pada poros baling-baling. gerak mekanis poros baling-baling ditransmisikan keporos generator. generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Energi listrik dari generator dimasukan ke baterai/aki yang mengubah sekaligus menyimpan energi listrik tesebut menjadi energi potensial listrik. Jika energi potensial listrik tersebut hendak digunakan beban dihubungkan dengan kedua kutub aki. Beban akan mengubah energi potensial listrik dari aki sesuai dengan fungsi beban tersebut.Untuk lebih jelasnya perhatikan bagian-bagian pembangkit listrik tenaga angin pada gambar berikut;

Sudu baling-baling memindahkan geseran angin kepusat hub yang menghasilkan putaran pada poros utama. Gear-Box transmisi mengubah kecepatan putaran berkecepatan lambat dari poros utama menjadi putaran berkecepatan tinggi. Putaran tinggi tersebut dihubungkan langsung keporos generator yang menyerap dan mengubah putaran tersebut menjadi energi listrik.Gambar diatas menunjukkan komponen-komponen utama PLTB komersial pada bagian turbin pembangkit listriknya.PLTB komersial pada umumnya memiliki daya yang relatif besar (5Kw keatas). Karenanya komponen-komponennya relatif besar dan berat. Maka setiap komponen dibuat secara terpisah untuk memudahkan proses produksi, transportasi, dan instalasi.Namun dalam uraian selanjutnya yang akan kita bahas adalah cara pembuatanPLTB dengan daya yang relatif rendah dibawah5Kw. Sehingga beberapa komponen dapat disederhanakan atau bahkan dihilangkan. Tujuannya antara lain untuk menghemat biaya dan memudahkan pembuatan.Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pembangkit Listrik Tenaga Angin atau sering juga disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) adalah salah satu pembangkit listrik energi terbarukan yang ramah lingkungan dan memiliki efisiensi kerja yang baik jika dibandingkan dengan pembangkit listrik energi terbarukan lainnya. Prinsip kerja PLTB adalah dengan memanfaatkan energi kinetik angin yang masuk ke dalam area efektif turbin untuk memutar baling-baling/kincir angin, kemudian energi putar ini diteruskan ke generator untuk membangkitkan energi listrik.

PRINSIP KERJA Energi angin yang memutar turbin angin diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan.

Pembangkit Listrik Tenaga AnginMengenal Cara Kerja PLT Angin Dan Mempelajari Lebih Lanjut Tentang TeknologinyaAnginadalah salah satu bentuk energi surya. Angin ini disebabkan oleh pemanasan rata atmosfer matahari, penyimpangan dari permukaan bumi, dan rotasi bumi. pola aliran angin yang diubah oleh medan bumi, badan air, dan vegetasi. Manusia menggunakan aliran angin, atau energi gerak, untuk berbagai tujuan: berlayar, terbang layang-layang, dan bahkan pembangkit listrik.Istilah energi angin atau tenaga angin menggambarkan proses dimana angin digunakan untuk menghasilkan tenaga mesin atau listrik. turbin angin mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik. Tenaga mesin ini dapat digunakan untuk tugas-tugas khusus (seperti menggiling biji-bijian atau memompa air) atau generator ini dapat mengkonversi daya mekanik menjadi listrik.Jadi, bagaimana turbin angin menghasilkan listrik? Secara sederhana, turbin angin bekerja kebalikan dari kipas angin. Bukannya menggunakan listrik untuk membuat angin, seperti kipas angin, turbin angin menggunakan angin untuk membuat listrik. Angin pisau yang berputar suatu poros, yang terhubung ke generator dan membuat listrik. Lihatlah turbin angin untuk melihat berbagai bagian. Lihatlah animasi turbin angin untuk melihat bagaimana cara kerja turbin angin.Pandangan udara dari pembangkit listrik tenaga angin menunjukkan bagaimana sekelompok turbin angin bisa membuat listrik untuk grid utilitas. listrik tersebut dikirim melalui transmisi dan jaringan distribusi ke rumah-rumah, bisnis, sekolah dan sebagainya.

Mempelajari lebih lanjut tentang teknologi energi angin:1. Jenis turbin angin2. Ukuran turbin angin3. Bagian dalam turbin anginJenis turbin anginturbin angin modern terbagi dalam dua kelompok dasar: kisaran sumbu horisontal, seperti yang terlihat pada foto dan desain sumbu vertikal, sebagai model untuk Darrieus-gaya pengocok telur, diberi nama setelah perusahaan penemu Prancis. turbin angin sumbu horisontal biasanya baik memiliki dua atau tiga modul. Turbin ini berbilah tiga dioperasikan "melawan angin," dengan modul menghadap ke angin.Ukuran turbin anginturbin skala Utility berbagai ukuran dari 100 kilowatt sama besar dengan beberapa megawatt. turbin besar dikelompokkan bersama-sama ke arah angin,yang memberikan kekuatan massal ke jaringan listrik.turbin kecil tunggal, di bawah 100 kilowatt, digunakan pada rumah, telekomunikasi, atau pemompaan air. turbin kecil kadang-kadang digunakan dalam kaitannya dengan generator diesel, baterai dan sistem fotovoltaik. Sistem ini disebut sistem angin hibrid dan sering digunakan di lokasi terpencil di luar jaringan, di mana tidak tersedia koneksi ke jaringan utilitas.Bagian dalam turbin angin

Anemometer:Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol.Blades:Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan pisau pisau untuk "mengangkat" dan berputar.Brake:Sebuah cakram rem, yang dapat diterapkan dalam mekanik, listrik, hidrolik atau untuk menghentikan rotor dalam keadaan darurat.Controller:pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55 mph. tidak beroperasi pada kecepatan angin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak karena angin yang kencang.Gear box:Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rotasi per menit (rpm), sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar generator untuk menghasilkan listrik. gearbox adalah bagian mahal (dan berat) dari turbin angin dan insinyur generator mengeksplorasi "direct-drive" yang beroperasi pada kecepatan rotasi yang lebih rendah dan tidak perlu kotak gigi.Generator:Biasanya standar induksi generator yang menghasilkan listrik dari 60 siklus listrik AC.High-speed shaft:drive generatorLow-speed shaft:Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.Nacelle:nacelle berada di atas menara dan berisi gear box, poros kecepatan rendah dan tinggi, generator, kontrol, dan rem.Pitch:Blades yang berbalik, atau nada, dari angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk menghasilkan listrik.Rotor:pisau dan terhubung bersama-sama disebut rotorTower:Menara yang terbuat dari baja tabung (yang ditampilkan di sini), beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak.Wind direction:Ini adalah turbin "pertama",yang disebut karena beroperasi melawan angin. turbin lainnya dirancang untuk menjalankan "melawan arah angin," menghadap jauh dari angin.Wind vane:Tindakan arah angin dan berkomunikasi dengan yaw drive untuk menggerakkan turbin dengan koneksi yang benar dengan angin.Yaw drive:yaw drive yang digunakan untuk menjaga rotor menghadap ke arah angin sebagai perubahan arah angin.Yaw motor:kekuatan drive yaw

Syarat syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut:

Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang saat ini. Berdasarkan data dari WWEA (World Wind Energy Association), sampai dengan tahun 2007 perkiraan energi listrik yang dihasilkan oleh turbin angin mencapai 93.85 GigaWatts, menghasilkan lebih dari 1% dari total kelistrikan secara global. Amerika, Spanyol dan China merupakan negara terdepan dalam pemanfaatan energi angin. Diharapkan pada tahun 2010 total kapasitas pembangkit listrik tenaga angin secara glogal mencapai 170 GigaWatt.Di tengah potensi angin melimpah di kawasan pesisir Indonesia, total kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin saat ini kurang dari 800 kilowatt. Di seluruh Indonesia, lima unit kincir angin pembangkit berkapasitas masing-masing 80 kilowatt (kW) sudah dibangun. Tahun 2007, tujuh unit dengan kapasitas sama menyusul dibangun di empat lokasi, masing-masing di Pulau Selayar tiga unit, Sulawesi Utara dua unit, dan Nusa Penida, Bali, serta Bangka Belitung, masing-masing satu unit. Mengacu pada kebijakan energi nasional, maka pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB) ditargetkan mencapai 250 megawatt (MW) pada tahun 2025.

Sumber:1. http://membuatpltbmandiri.blogspot.com/2012/12/cara-kerja-pembangkit-listrik-tenaga.html2. http://054109004.blogspot.com/2012/02/pembangkit-listrik-tenaga-angin.html3. http://www.alpensteel.com/article/107-215-angin/5459-plt-angin.html

SEL SURYASel suryaatau sel photovoltaic, adalah sebuah alatsemikonduktoryang terdiri dari sebuah wilayah-besardiodep-n junction, di mana, dalam hadirnyacahaya mataharimampu menciptakanenergilistrikyang berguna. Pengubahan ini disebutefek photovoltaic. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagaiphotovoltaics.Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik darigridtidak tersedia, seperti di wilayah terpencil,satelitpengorbitbumi,kalkulatorgenggam, pompa air, dll. Sel surya (dalam bentuk modul ataupanel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan denganinverterke grid listrik dalam sebuah pengaturannet metering.

SEL SURYAPanel Surya Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Membangkitkan listrik sendiri di rumah? Itu dimungkinkan dengan pemasanganpanel surya / solar cell, panel surya - solar cell mengubah sinar matahari menjadi listrik. Listrik tersebut disimpan di dalamaki, aki menghidupkan lampu.Dalam penggunaanpanel surya / solar celluntuk membangkitkan listrik di rumah, ada beberapa hal yang perlu kita pertimbangkan karena karakteristik dari panel surya / solar cell:Panel surya / solar cellmemerlukan sinar matahari. Tempatkan panel surya / solar cell pada posisi dimana tidak terhalangi oleh objek sepanjang pagi sampai sore.Panel surya - solar cell menghasilkan listrik arus searah DC.Untuk efisiensi yang lebih tinggi, gunakan lampu DC seperti lampu LED.Instalasi kabelbaru khusus untuk arus searah DC untuk perangkat berikut ini misalnya: lampu penerangan berbasis LED (Light Emiting Diode), kamera CCTV, wifi (wireless fideliity), dll.Kalau kita membuat rumah baru, disarankan untuk menggunakan PLN danpanel surya / solar cell. Panel surya / solar cell digunakan untuk sebagian penerangan (dalam hal ini menggunakan arus searah DC) dan PLN untuk perangkat arus bolak balik AC seperti: Air Conditioning, Lemari Es, sebagian penerangan dll.Bila listrik DC yang tersimpan dalam aki ingin digunakan menyalakan perangkat AC: pompa air, kulkas, dsbnya maka diperlukan inverter yang dapat mengubah listrik DC menjadi AC. Sesuaikan kebutuhan daya yang dibutuhkan dengan panel sel surya, inverter, aki.Lampu LED sebagai Penerangan RumahSaat ini sudah ada lampu hemat energi yang menggunakan DC seperti lampu LED. Bandingkan lampu LED 3 Watt setara dengan Lampu AC 15 Watt.Kekurangannya adalah:*Instalasi kabelbaru untuk lampu LED.* Biaya pengadaan lampu yang lebih mahal.Keuntungannya adalah:* Penggunaan energi yang kecil* Keandalan lampu LED 10 x lampu standard biasa* Penggunaan kabel listrik 2 inti.Lampu ACLampu LED

Voltage220 VAC12 VDC

Watt15 Watt3 Watt

Lifetime6,000 jam50,000 jam

Harga+Rp. 25,000+Rp. 250,000

Panel Surya / Solar Celluntuk Listrik ACBila kita berkeinginan untuk menggunakan energi sel surya untuk peralatan rumah lainnya, ikuti contoh perhitungan berikut ini.Bila kita membutuhkan daya listrik Alternating Current sebesar 2000W selama 10 jam per hari( 20KWh/hari ) maka dibutuhkan 24 panel sel surya dgn kapasitas masing-masing 210WP dan 30 aki @12V 100Ah. Ini berdasarkan perhitungan energi surya dari jam 7 pagi s/d jam 5 sore ( 10 jam ) dan asumsi konversi energi minimal4 jam sehari.Energi suryaJumlah panel sel suryaKapasitas panel sel suryaPerhitunganHasil

4 jam24 panel210 Watt4 x 24 x 21020.160 Watt hour

Dasar perhitungan jumlahakiadalah 2 x 3 x kebutuhan listriknya.Adanya faktor pengali 3 untuk mengantisipasi bila hujan/mendung terus-menerus selama 3 hari berturut-turut. Sedangkan faktor pengali 2 disebabkanbatterytidak boleh lebih dari 50% kehilangan kapasitasnya bila ingin battery-nya tahan lama, terutama untuk battery kering seperti type gel dan AGM. Dengan kata lain diusahakan agar DOD ( Depth of Discharge ) tidak melampaui 50% karena sangat mempengaruhi life time dari battery itu sendiri.Jumlah AkiVoltageAmperePerhitunganHasil

10012 Volt100 Ampere hour100x 12 x 100120.000 Watt hour

SEL SURYABagaimana cara kerja Solar Cell?

Teman teman mungkin pernah melihat kalkulator yang mempunyai sel surya kan? kalkulator yang tidak perlu baterai, dan dalam beberapa kasus bahkan tidak memiliki tombol off. Selama Anda memiliki cahaya yang cukup, maka kalkulator ini dapat on kapan pun selama apapun. Anda mungkin telah melihat panel surya yang lebih besar, seperti pada perumahan ataulampu lampu lalu lintas jalanan bukan? nah disini saya akan sedikit mengulas bagaimana cara kerja sebuah colar cell sehingga dapat menghantarkan energi dan menggerakkan sebuah benda elektronik.dewasa ini kebutuhan listrik telah menjadi kebutuhan utama di seluruh pelosok. kehadiran pembangkit listrik terkadang belum memecahkan kebutuhan akan listrik terutama pada daerah pelosok dimana selalu medan dijadikan alasan, pada kasus tertentu di Indonesia ini malah sebuah dusun/desa telah mengajukan permintaan aliran listrik namun tidak di gubris dengan alasan tertentu. Disini sebuah energi alternatif yang mudah di dapat di alam dan gratis bisa dijadikan alternatif energi yang tak kalah dengan aliran listrik konvensional, karena bisa mengasup energi alat alat elektronik rumah tangga seperti Televisi, radio dan lampu.Dengan memanfaatkan Energi tak terhabiskan yaitu matahari, dengan memanfaatkan radiasi surya. berikut ulasan mengenai radiasi surya yang saya dapat dari Buletin litbang departemen pertahanan Indonesia. Sel surya terbuat dari potongan silikon yang sangat kecil dengan dilapisi bahan kimia khusus untuk membentuk dasar dari sel surya. Sel surya pada umumnya memiliki ketebalan minimum 0,3 mm yang terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Tiap sel surya biasanya menghasilkan tegangan 0,5 volt. Sel surya merupakan elemen aktif ( Semikonduktor ) yang memanfaatkan efek fotovoltaik untuk merubah energi surya menjadi energi listrik.

diagram kerja colar cellPada sel surya terdapat sambungan ( junction ) antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai semikonduktor jenis P ( positif ) dan semikonduktor jenis N ( negatif ).Semikonduktor jenis-N dibuat dari kristal silikon dan terdapat juga sejumlah material lain ( umumnya posfor ) dalam batasan bahwa material tersebut dapat memberikan suatu kelebihan elektron bebas.Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif, sehingga silikon paduan dalam hal ini disebut sebagai semikonduktor jenis-N ( Negatif ). Semikonduktor jenis-P juga terbuat dari kristal silikon yang didalamnya terdapat sejumlah kecil materi lain ( umumnya boron ) yang mana menyebabkan material tersebut kekurangan satu elektron bebas. Kekurangan atau hilangnya elektron ini disebut lubang ( hole ). Karena tidak ada atau kurangnya elektron yang bermuatan listrik negatif maka silikon paduan dalam hal ini sebagai semikonduktor jenis-P ( Positif ).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.

The effect of the electric field in a PV cell

Operation of a PV cell

Basic structure of a generic silicon PV cellSehingga 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.Setelah mendapatkan output dari solar cell yang berupa arus listrik dapat langsung digunakan untuk beban yang dimanfaatkan. Tetapi juga arus listrik tersebut dapat digunakan sebagai pengisian dengan cara disimpan ke dalam baterai agar dapat dipergunakan pada saat yang diperlukan khususnya pada malam hari karena tidak adanya sinar matahari.Apabila solar cell tersebut digunakan untuk penyimpanan ke baterai, maka besarnya tegangan yang dihasilkan harus diatas spesifikasi baterai tersebut. Misalnya baterai yang digunakan adalah 12 Volt, maka tegangan yang dihasilkan solar cell harus diatas 12 Volt untuk dapat melakukan pengisian.Sebaiknya sebelum melaksanakan pengisian sebaiknya baterai dalam keadaan kosong karena arus yang masuk akan dapat terisi dengan maksimal. Satuan kapasitas suatu baterai adalah Ampere jam ( Ah ) dan biasanya karakteristik ini terdapat pada label suatu baterai. Misalnya suatu baterai dengan kapasitas 10 Ah akan terisi penuh selama 10 jam dengan arus output solar cell sebesar 1 Ampere.

SEL SURYAPembuatan Sel Surya Silikon : SangPrimadonaKetika trio Bell Laboratories, Chapin, Fuller dan Pearson, menemukan sebuah fenomenap-njunction yang dapat mengubah radiasi sinar matahari menjadi tenaga listrik pertama kalinya pada tahun 1954, material yang dipergunakan berupa silikon (Si). Sayangnya fenomena yang mereka sebut sebagai photocell kala itu masih belum menarik banyak perhatian kalangan peneliti untuk dijadikan sebuah mata kajian serius. Dugaan penulis pribadi ialah karena saat ituboomingpenelitian dalam bidang fisika zat padat (solid state physics) atau zat mampat (condensed matter) tengah mewabah. Ditambah lagi dengan semakin terbukanya teknologi semikonduktor dan teknologi vakum membuka industrialisasi besar-besaran produk elektronika terutama untuk kalangan rumah tangga pada era 1950-1960-an.Minimnya perhatian pada fenomena photocell berlangsung hingga hampir 20 tahun lamanya sampai meletusnya krisis minyak bumi selama pecahnya perang Arab-Israel di awal tahun 1970-an akibat embargo minyak oleh negara Arab terhadap dunia Barat.Tersentaknya dunia atas krisis minyak tersebut berimbas pada kebijakan mencari sumber-sumber energi baru selain bersandar pada minyak bumi/energi fosil di mana photocell menjadi salah satu sumber energi baru yang dilirik. Nama photocell yang kemudian berubah menjadi solar cell/sel surya dengan sangat cepat menjadi salah satu topik utama penelitian di bidang energi baru dan terbaharukan. Hal ini sangat jelas beralasan pada kemampuannya mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik secara langsung dan mudah serta sangat menjanjikan. Yang sama pentingnya ialah, munculnya topik penelitian di bidang ini telah berhasil menyadarkan masyarakat pada masa itu bahwa energi matahari memiliki potensi yang selama ini belum teroptimalkan dalam memenuhi kebutuhan energi dunia.Sel surya dengan berbahan baku silikon hingga saat ini masih merupakan jenis sel surya yang paling banyak diteliti, dikembangkan serta dipasarkan. Selain dilatarbelakangi oleh penemuan pertama sel surya, mapannya pengetahuan akan silikon, terbuktinya kehandalan silikon dalam aplikasi sel surya, dan jumlah cadangan silikon di perut bumi berupa pasir silica yang berlimpah menjadi beberapa bahan pertimbangan utama. Belum ditambah oleh dukungan infrastruktur industri semikonduktor yang memang mengambil material silikon sebagai bahan dasar utama produk elektronika yakni microchip atau microprocessor.Mantapnya silikon sebagai sel surya yang paling banyak diproduksi patut berterima kasih pada dukungan industri semikonduktor tersebut. Pada masa-masa awal industrialisasi sel surya, silikon sebagai bahan dasar sel surya merupakan bahan buangan dari industri semikonduktor. Silikon yang tidak terpakai pada industri semikonduktor dikarenakan, misal, kadar kemurnian silikon yang rendah, dipakai pada industri sel surya yang memang tidak terlalu membutuhkan material silikon dengan kemurnian yang sangat tinggi. Baru pada beberapa tahun belakangan inilah beberapa pabrik pemurnian silikon mulai memproduksi bahan material silikon khusus untuk aplikasi sel surya dengan berkaca pada pesatnya produksi sel surya silikon di dunia saat itu, maupun proyeksi pemasaran sel surya di masa depan. Saat ini, sel surya jenis silikon menempati pangsa pasar sekitar 82-85% pasar sel surya dunia.Sebagaimana disinggung di atas, sel surya pertama memanfaatkanp-njunction silikon, yang menjadi cara kerja fundamental sel surya jenis apapun. Silikon jenisp(p-type) disambung dengan silikon jenisn(n-type) menghasilkan sambunagnp-n.p-type ini maksudnya silikon dengan kelebian muatan positif (surplus hole) dann-type merupakan material silikon berkelebihan muatan negatif (surplus elektron). Adanya sambunganp-nini memungkinkan kedua muatan positif (hole) maupun negatif (elektron) dapat berpindah dan mengalir ke arah yang berlawanan. Jika kedua ujung sambunganp-nini dihubungkan dengan sebuah rangkaian listrik, maka elektron dan hole dapat mengalir ke rangkaian. Sinar mataharilah (photon) yang menggerakkan elektron dan hole tersebut menuju rangkaian tadi. (Mekanisme sel surya ini disederhanakan demikian saja, mekanisme sel surya yang lebih detail ditulis pada artikelMelihat prinsip kerja sel surya lebih dekat (BagianPertama).Gambar dibawah ini merupakan struktur komponen dasar sel surya pada umumnya. Penulis mendapatkannya padalink berikut.

Proses pembuatan sel surya silikon ini terbilang paling sederhana diantara semua jenis sel surya. Meski merupakan sebuah proses dalam dunia semikonduktor yang identik dengan proseshigh-tech, namun jika mencermati proses pembuatan sel surya secara lebih detil, kesan tersebut berangsur-angsur hilang. Penulis kebetulan pernah mengunjungi sebuah pabrik tepatnya sebuah industri kecil-menengah- yang memproduksi sel surya di sebuah kota industri di Korea Selatan; dari pembuatan silikonntype hingga enkapsulasi sel surya yang siap dijual. Tidak terlampau rumit mengerjakannya, meski perlu disadari bahwa industri ini membutuhkan investasi yang tidak kecil.Tahapan umum pembuatan sel surya silikon :1. Pemesanan dan spesifikasi silikon wafer yang dibutuhkan.Pembuatan sel surya silikon ini bermula dari pemesanan silikon khusus untuk aplikasi sel surya yang dikenal sebagai Cz-Si wafers (Czochralski Silicon wafers) di mana Cz merupakan proses utama pembuatan silikon wafer dari bijih silikon. Yang disebut dengan khusus ialah silikon wafer ini telah dimodifikasi menjadi silikonp-type dari pabrikan. Silikon wafer untuk sel surya ini berbentuk bujur sangkar dengan sudut yang diratakan, sebagaimana ditunjukkan pada di bawah. Dimensi silikon wafer ini ialah 10-15 cm dengan ketebalan antara 200-350 micron (0.2-0.35 mm).

2. Pembersihan permukaan silikon wafer.Silikon wafer yang dipesan ini memiliki tipikal permukaan yang sangat kasar akibat pemotongan atau pengerjaan selama di pabrik pembuatan wafer. Untuk itu, permukaan silikon dietch(dikikis) dengan menggunakan larutan asam atau basa. Cukup dengan merendam silikon wafer ke dalam larutan tersebut, maka permukaan silikon wafer kira-kira sedalam 10 mikron akan terkikis secara merata.

3. Teksturisasi permukaan silikon wafer.Agar silikon wafer yang dipergunakan dapat secara optimal menyerap sinar matahari, pada umumnya permukaan silikon diberi perlakuan khusus berupa teksturisasi dengan menggunakan larutan basa NaOH atau KOH dengan konsentrasi, temperatur maupun lama perlakuan tertentu. Dengan mencelupkan wafer ke dalam laruan tersebut, permukaan silikon menjadi kasar dengan tekstur menyerupai piramida. Tekstur wafer seperti piramida ini dapat mengurangi pemantulan sinar matahri yang dating serta meningkatkan penyerapan sinar matahari oleh permukaan wafer.

4. Difusi fosfor dan pembuatan lapisann-type silikon.Fosfor dikenal luas sebagai elemen tambahan (dopant) untuk membuat semikonduktor silikon berjenisnatau silikonn-type. Setelah proses teksturisasi, silikon wafer ini dimasukkan ke dalam dapur pemanas bertemperatur tinggi yang dilengkapi dengan larutan POCl3sebagai sumber fosfor. Dengan meniupkan gas inert nitrogen ke dalam larutan, maka uap fosfor akan keluar dan dapat dialirkan ke dalam dapur. Suhu di dalam furnace dijaga sekitar 900-9500C sehingga uap fosfor tersebut dapat berdifusi masuk ke dalam silikon melalui sisi sisi permukaannya.Proses difusi biasanya dihentikan setelah 10-15 menit hinga terbentuknya lapisan silikonn-type di permukaan silikon dengan ketebalan lapisan sekitar 10-20 micron. Lapisann-type ini berfungsi sebagai pelengkap sambunganp-npada struktur sel surya dan lapisan konduktif yang mengalirkan elektron ke rangkaian listrik.

5. Penghilangan lapisan silikonn-type pada bagian sisi wafer.Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 4, lapisan silikonn-type terdapat pula di bagian sisi wafer yang bila ini terjadi maka ia dapat menghubungkan dua permukaan wafer. Untuk itu lapisan silikonn-type di sisi wafer perlu dihilangkan dengan memotong lapisan tersebut atau yang lebih presisi ialah dengan menggunakan plasma yang mengikis habis lapisan silikonn-type ini.

6. Pembuatan lapisan anti-refleksi.Selain teksturisasi untuk memaksimumkan penyerapan sinar matahari, maka penggunaan lapisan anti-refleksi (anti-reflection coating/ARC) di atas lapisan silikonn-type. Lapisan ARC ini merupakan lapisan transparan/tembus cahaya yang dapat meneruskan sinar matahari yang jatuh di permukaan wafer namun tidak memantulkannya. Indeks refraksi lapisan ARC yang besar ini-lah yang menyebabkan ia tidak memantulkan sinar matahari. Material untuk ARC ini biasanya ialah TiO2/titanium dioksida atau Magnesium Fluorida (MgF2). Teknik pembuatannya dapat memanfaatkan teknik penguapan kimia (chemical vapor deposition/CVD) yang mereaksikan uap senyawaan titanium atau magnesium organik yang dicampur dengan uap air pada suhu yang relatif rendah yakni 2000C.

7. Metalisasi.Agar dapat dihubungkan dengan kabel, silikon diberi lapisan metal yang konduktif sehingga dapat mengalirkan elektron/hole dari sel surya. Logam yang cocok untuk bertuas sebagai konduktor ini ialah Ag (perak). Ia memiliki sifat konduktifitas yang tinggi, memiliki daya rekat ke silikon wafer yang sangat baik serta berdaya tahan tinggi. Perak yang dipasang di silikon wafer sangat tipis dan pemasangannya menggunakan metodescreen printing. Pasta larutan perak dioleskan di atas sebuah pola dengan bagian bagin tertentu yang memungkinkan pasta larutan perak mengisi permukaan wafer. Setelah selesai dioleskan di atas wafer, dengan pemanasan dan pengeringan 100-2000C, pasta akan mengering. Proses metalisasi ini dikerjakan pula di bagian belakang silikon wafer.

8. Pemanasan (co-firing).Pemanasan pada suhu yang tinggi diperlukan untuk memantapkan lapisan metal konduktif karena masih terdapatnya residu/bahan bahan sisa organik selama pengeringan pada suhu rendah.Pada pemasan yang lebih tinggi, perak sebagai komponen konduktif menjadi semakin padat dan mampu mempenetrasi lapisan ARC dan akhirnya menyentuh lapisan silikonn-type tanpa merusak lapisan ARC sendiri. HIngga tahap ini, komponen sel surya sudah secara utuh terbuat.

9. Pengujian dan pemilihan sel.Ini ialah tahap akhir dari pembuatan sel surya yakni menguji sel dan memeriksa efisiensi sel maupun akititasquality controllainnya.10. Enkapsulasi dan pembuatan modul sel.Sebagaimana disebutkan di awal, sel surya hanya berukuran 1010 atau 1515 cm. Agar sel dapat dipergunakan, dan menghasilkan daya yang bias dipasarkan, sel dirangkai menjadi sebuah modul yang lebih besar dan tersusun atas 20-30 sel. Dalam tahap ini, proses enkapsulasi modul dengan kaca/plastik dan pemasangan frame aluminum dikerjakan hingga siap untuk dipakai (lihat gambar modul surya di bawah). Tanpa enkapsulasi yang berfungsi pula sebagai pelindung sel surya terhadap lingkungan luar, sel atau modul tidak dapat dimanfaatkan secara optimal.

Sumber:1. http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_surya2. http://www.panelsurya.com/3. http://rifkymedia.wordpress.com/2009/11/13/bagaimana-cara-kerja-solar-cell/4. http://energisurya.wordpress.com/2007/11/20/sel-surya-silikon-sang-primadona/