Sel surya 1.Apa itu sel surya ?2.Asal mula sel surya ?3.Bagaimana cara kerja sel surya ?4.Tersusun dari apa saja ?5.Bagaimana dengan efisiensi sel surya ?

Sel surya merupakan kata yang paling banyak diketik orang ketika mencari sebuah portal internet untuk mengetahui lebih jauh tentang seluk beluk sel surya. Kata tersebut itulah yang dipergunakan orang untuk menemukan Blog ini selain kata-kata pembuatan sel surya, harga sel surya, energi surya dan sebagainya.Patut penulis syukuri bahwa rata-rata per harinya, halaman Blog ini dilongok 100-150 kali. Jelas ini benar-benar patut disyukuri mengingat Blog ini bukanlah sebuah blog umum yang membahas aneka ragam isu-isu hangat yang tengah timbul tengelam di masyarakat, melainkan sebuah Blog dengan pengunjung yang terspesifikasi khusus dalam bidang teknologi tertentu; sel surya.Tulisan kali ini ingin mencoba untuk merangkum beberapa pertanyaan yang paling sering dilontarkan di Blog ini terkait dengan sel surya yang sayangnya penulis baru kali ini sempat menjawabnya secara khusus dalam sebuah artikel. Berikut ini ialah pertanyaan yang pada umumnya sering ditanyakan melalui Blog ini.FAQ ini penulis susun secara berkala dan diusahakan selalu diperbaharui/update dengan menambahkan aspek baru terkait dengan hal hal dasar tentang sel surya dan teknologinya.1. Apakah sel surya itu dan bagaimana cara kerjanya?Sel surya ialah sebuah alat yang tersusun dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilahphotovoltaicatau fotovoltaik. Sel surya pada dasarnya terdiri atas sambunganp-nyang sama fungsinya dengan sebuah dioda (diode). Sederhananya, ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya, energi yang dibawa oleh sinar matahari ini akan diserap oleh elektron pada sambunganp-nuntuk berpindah dari bagian diodapkendan untuk selanjutnya mengalir ke luar melalui kabel yang terpasang ke sel.2. Siapakah yang pertama kali menemukan sel surya?Sejarah sel surya dapat dilihat jauh ke belakang ketika pada tahun 1839 Edmund Becquerel, seorang pemuda Prancis berusia 19 tahun menemukan efek yang sekarang dikenal dengan efek fotovoltaik ketika tengah berkesperimen menggunakan sel larutan elektrolisis yang dibuat dari dua elektroda. Becquerel menemukan bahwa beberapa jenis material tertentu memproduksi arus listrik dalam jumlah kecil ketika terkena cahaya.Era sel surya modern baru dimulai satu abad setelah penemuan fenomena fotovoltaik pertama, yakni ketika tiga peneliti Bell Laboratories di AS (Chapin, Fullr dan Pearson) secara tidak sengaja menemukan bahwa sambungan diodapndari silikon mampu membangkitkan tegangan listrik ketika lampu laboratorium dinyalakan. Pada tahun yang sama, usaha mereka telah berhasil membuat sebuah sel surya pertama dengan efisiensi sebesar 6%. Dari titik inilah penelitian sel surya akhirnya berkembang hingga saat ini, dengan banyak jenis dan teknologi pembuatannya.3. Berapakah efisiensi sel surya saat ini?Saat ini, efisiensi sel surya dapat dibagi menjadi efisiensi sel surya komersil dan efisiensi sel surya skala laboratorium.Sel surya komersil yang sudah ada di pasaran memiliki efisiensi sekitar 12-15%. Sedangkan efisiensi sel surya skala laboratorium pada umumnya 1,5 hingga 2 kali efisiensi sel surya skala komersil.Hal ini disebabkan pada luas permukaan sel surya yang berbeda. Pada sel surya di pasaran, sel yang dipasarkan pada umumnya memiliki luas permukaan 100 cm2yang kemudian dirangkai mejadi modul surya yang terdiri atas 30-40 buah sel surya. Dengan semakin besarnya luas permukaan sel surya, maka sudah menjadi pengetahuan umum jika terdapat banyak efek negatif berupa resistansi sirkuit, cacat pada sel dan sebagainya, yang mengakibatkan terdegradasinya efisiensi sel surya.Pada sel surya skala laboratorium, luas permukaan sel yang diuji hanya berkisar kurang dari 1 cm2. Hal ini dimaksudkan untuk melihat kondisi ideal sel surya yang bebas dari cacat maupun resistansi ketika dihubungkan ke sebuah sirkuit. Disamping itu, kecilnya luas permukaan sel surya memudahkan proses pembuatannya di mana alat yang dipakai di dalam laboratorium ialah alat yang berukuran kecil.4. Apakah sel surya sudah diproduksi di Indonesia?Sepanjang pengetahuan penulis, level produksi sel surya di Indoneisa masih dalam tahap assembly atau perakitan yang beberapa bahannya diimpor dan sebagian diproduksi di dalam negeri. PT LEN sejauh ini mempu membuat sel surya tersebut. Secara khusus, pabrik sel surya di Indonesia masih etrbilang sangat langka. Produk produk sel surya yang dipasarkan di Indonesia mayoritas merupakan hasil impor.5. Seberapa besar potensi yang dimiliki oleh negara kita untuk mengembangkan teknologi sell surya ?Sel surya mengandalkan siraman sinar matahari dengan intensits yang memadai. Dengan letak geografis Indonesia di khatulistiwa dengan jaminan limpahan sinar matahari sepanjang tahun tidak mengalami perubahan berarti, maka sel surya patut menjadi salah satu bentuk energi masa depan yang perlu dikembangkan oleh anak bangsa. Hal ini pula didukung oleh efisiensi sel surya yang terus meningkat plus biaya produksi nya yang semakin kecil.6. Untuk dapat beroperasi, sarana pendukung apa saja yang dibutuhkan?Sel surya hanya merupakan satu komponen penyerap cahaya yang langusng mengkonversi cahaya tsb menjadi litstrik. Agar listrik dari sel surya ini dapat dimanfaatkan, maka sel surya membutuhkan apa yang disebut denganBalance of System(BOS) yang paling minim terdiri atas; inverter (mengubah listrik DC dari sel surya menjadi listrik AC untuk keperluan sehari hari), baterei (untuk menyimpan kelebihan muatan listrik guna pemakaian darurat atau malam hari), serta beberapa buahcontrolleruntuk mengatur secara optimal daya keluaran sel surya.7. Berapa harga sel surya lengkap berikut komponen pendukungnya?Secara umum, harga sel surya berikut BOS sekitar US$ 8-10/Watt. Harga ini harga sel surya tanpa adanya subsidi atau potongan harga dsb. Dan biaya sel surya biasa dikonversi ke dalam satuan US$/Watt. Jika seseorang ingin membeli sel surya untuk keperluan penerangan rumah tangga yang sekitar 900 Watt, maka secara kasar biaya yang perlu dikeluarkan (diinvestasikan?) sebesar 900 Watt x US$ 8 = US$ 7200. Harga ini sudah termasuk biaya pemasangan dan beberapa komponen pendukung untuk dipasang di atap sebuah rumah. Dengan adanya beberapa kebijakan pemerintah (subsidi, potongan harga, kredit pembelian dsb) harga sel surya ini dapat ditekan hingga hanya tinggal 30% saja.8. Mengapa harga sel surya terbilang sangat mahal dibandingkan dengan listrik yang dihasilkan oleh pembangkit konvensional?Ada beberapa alasan untuk ini;Pertama, sel surya mengandalkan bahan silikon sebagai material penyerap cahaya matahari. Dan harga silikon ini meningkat seiring dengan permintaan industri semikonduktor ditambah dengan suplai bahan baku silikon yang terbatas. Silikon yang dipakai sebagai bahan dasar chip di dunia mikroelektronika/semikonduktor ini semakin dibutuhkan mengingat adanya peningkatan tajam untuk produksi peralatan elektronika mulai dari komputer, monitor, televisi dsb. Hal ini diperparah dengan jenis sel surya yang paling banyak dipasarkan di dunia yakni sel surya jenis silikon sehingga sel surya secara langsung harus berkompetisi dengan industri lain untuk mendapatkan bahan baku silikon.Kedua, perlu digaris bawahi bahwa harga listrik konvensional sebagai bahan perbandingan harga listrik sel surya ialah harga setelah mendapat subsidi. Subsidi ini dimaksudkan agar listrik dapat menjangkau segala lapisan masyarakat, sedangkan sel surya sebaliknya, tidak mendapat subsidi atau dukungan yang membuat harga sel surya terasa mahal. Sebagai perbandingan, di negara-negara yang sudah mapan memanfaatkan sel surya, pemerintah negara-negara tersebut sudah memberlakukan segala program kebijakan agar sel surya dapat memasyarakat semisal subsidi, kredit pembelian, feed-in-tariff dan sebagainya. Sebagai contoh di Korea Selatan, harga sel surya yang dibeli oleh konsumen setempat mampu ditekan hingga 70% sekitar US$ 3 hingga 4 per Watt-nya.9. Di mana kita bisa mendapatkan produk sel surya di Indonesia dan berapa harganya ?Mungkin paling mudah melacaknya di Internet.Kebetulan juga, salah seorang pengunjung Blog ini pernah memberi info adanya sebuah webste portal belanja produk-produk kita. Silakan klik link berikut iniIndonetwork.comDi sana, kita dapat menemukan beberapa toko di bilangan Jakarta yang menyediakan produk berikut perangkat penunjang sel surya. Beberapa toko memasarkan sel surya dengan harga Rp. 5 Juta/50 Watt modul sel surya. Harganya mengikuti harga pasaran internasional ~ US$ 10/Watt kira-kira.

2.2.TEORI DASAR 2.1Modul Sel Surya (Photovoltaik) Modul Sel Surya (Photovoltaik) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri maupun paralel ,untuk meningkatkan tegangan maupun arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari.Daya listrik yang dihasilkan photovoltaik berupa daya listrik DC yang kemudian akan dikonversikan menjadi daya listrik AC. gambar modul sel surya photovoltaik dipasang seri Sumber gambar: http://images01.olx.co.id/ui/18/25/39/1329968070_321121639_1- Gambar- -SEL-SURYA-SEL-PHOTOVOLTAIC-PANELSURYA-MODULSURYA-PLTS.jpg 2.2 Prinsip Kerja Sel Surya Photovoltaik Pengkonversian sinar matahari menjadi listrik dengan panel photovoltaik ,kebanyakan menggunakan Poly Cristallyne Sillicon sebagai material semikonduktor photo cell mereka . Prinsipnya sama dengan prinsip dioda p-n.Gambar di bawah ini mengilustrasikan prinsip kerja Photovoltaik panel. 2 3.Gambar kerja prinsip kerja sel surya photovoltaik Sumber gambar:http://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/1445203_modules3.jpg Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik pada sebuah sel surya adalah sebagai berikut: Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh material semikonduktor seperti silikon. Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik. Muatan positif yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan elektron pada panel surya silikon. Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi sumber daya listrik DC.Yang nantinya akan disimpan dalam suatu wadah yang dinamakan baterai. Daya listrik DC tidak dapat langsung digunakan pada rangkaian listrik rumah atau bangunan sehingga harus mengubah daya listriknya dengan daya listrik AC. Dengan menggunakan konverter inilah maka daya listrik DC dapat berubah menjadi daya listrik AC sehingga sekarang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik.2.3 Sambungan P-N pada Sel Surya Photovoltaik Jika kita memiliki sepotong silikon tipe-p dan sepotong silikon tipe-n dan secara sempurna terhubung membentuk sambungan p-n seperti diperlihatkan pada gambar berikut : 3 4.Mekanisme aliran muatan pada daerah sambunganSumber gambar:http://2.bp.blogspot.com/S0vEbdRc9eI/UCjT3KwEN0I/AAAAAAAAA8w/6oQz4Gr6uyg/s1600/02.JPG Sesaat setelah terjadi penyambungan, pada daerah sambungan semikonduktorakan terjadi perubahan. Pada daerah tipe-n (yang berada pada gambar sebelahkanan)memiliki sejumlah elektron yang akan dengan mudah terlepas dari atominduknya.Sedangkan, bagian kiri (tipe-p),atom aseptor menarik elektron (ataumenghasilkan hole). Kedua pembawa muatan mayoritas tersebut memiliki cukupenergi untuk mencapai material pada sisi lain sambungan. Pada saat ini terjadi difusielektron dari tipe-n ke tipe-p dan difusi lubang dari tipe-p ke tipe-n.Proses difusi initidak berlangsung selamanya karena elektron yang sudah berada di tempatnya akanmenolak elektron yang datang kemudian. Proses difusi berakhir saat tidak ada lagielektron yang memiliki cukup energi untuk mengalir. 4 5.Kemudian perlu memperhitungkan proses selanjutnya dimana elektron dapatmenyeberangi sambungan. Daerah yang sangat tipis dekat sambungan disebutdaerah deplesi (depletion region) atau daerah transisi. Daerah ini dapatmembangkitkan pembawa muatan minoritas saat terdapat cukup energi termal untukmembangkitkan pasangan lubang-elektron. Salah satu dari pembawa muatanminoritas ini, misalnya elektron pada tipe-p, akan mengalami pengaruh dari prosespenolakan elektron difusi dari tipe-n. Dengan kata lain elektron minoritas ini akanikut tertarik ke semikonduktor tipe-n. Gerakan pembawa muatan akibat pembangkitantermal ini lebih dikenal sebagai drift. Situasi akan stabil saat arus difusi samadengan arus drift.Pada daerah sambungan/daerah diplesi yang sangat tipis terjadipengosongan pembawa muatan mayoritas akibat terjadinya difusi ke sisi yang lain.Hilangnya pembawa muatan mayoritas di daerah ini meninggalkan lapisan muatanpositif di daerah tipe-n dan lapisan muatan negatif di daerah tipe-p. Karena terjadipenumpukan muatan yang berlawanan pada masing-masing sisinya, maka terjadiperbedaan potensial yang disebut sebagai potensial kontakatau potensialpenghalang. Keadaan ini disebut diode dalam keadaan rangkaian terbuka. keadaan saat rangkaian terbukaSumber gambar: http://accurations.files.wordpress.com/2012/08/0324.jpg Dalam keadaan rangkaian terbuka seperti diperlihatkan pada gambar di atas,hanya pada daerah deplesi yang terjadi penumpukan muatan pada masing-masing sisisedangkan daerah lainnya dalam keadaan netral. Penumpukan muatan pada daerahdeplesi mengakibatkan terjadinya medan listrik dalam arah x . Kita dapatmenggunakan v dx untuk mendapatkan distribusi potensial pada daerah deplesi 5 6.dengan mengambil integral medan listrik. Potensial kontak/potensial penghalang Vo yang terjadi akan menahan terjadinya difusi pembawa muataan mayoritas dan memberi kesempataan terjadinya arus driftmelalui sambungan. Pada dioda panjar maju a) Rangkaian dasar dan b) Potensial penghalang mengalami penurunan. Sumber gambar: http://blog.umy.ac.id/ziemo/files/2012/05/b27.jpg2.3.1 Panjar Maju (Foward Bias) Gambar Panjar Maju a) Rangkaian dasar dan b) Potensial penghalang mengalami penurunan. Sumber gambar: http://accurations.files.wordpress.com/2012/08/0520.jpg Besarnya komponen arus difusi sangat sensitif terhadap besarnya potensial penghalang Vo . Pembawa muatan mayoritas yang memiliki energi lebih besar dari eVo dapat melewati potensial penghalang. Jika keseimbangan potensial terganggu oleh berkurangnya ketinggian potensial penghalang menjadi Vo-V , probabilitas pembawa muatan mayoritas mempunyai cukup energi untuk melewati sambungan akan meningkat dengan drastis. Sebagai akibat turunnya potensial penghalang, terjadi aliran arus lubang dari material tipe-p ke tipe-n, demikian sebaliknya untuk elektron. Dengan kata lain menurunnya potensial penghalang memberi kesempatan pada pembawa muatan untuk mengalir dari daerah mayoritas ke daerah minoritas. 6 7.Jika potensial penghalang diturunkan dengan pemasangan panjar maju eksternal V seperti diperlihatkan pada gambar di atas , arus If akan mengalir. 2.3.2 Panjar Mundur(Reverse Bias) Gambar Panjar Mundur a) Rangkaian dasar dan b) Potensial penghalang mengalami peningkatan. Sumber gambar: http://blog.umy.ac.id/ziemo/files/2012/05/b27.jpg Jika potensial penghalang dinaikkan menjadi Vo+V dengan memasang panjar mundur sebesar V (terlihat seperti gambar di atas maka probabilitas pembawa muatan mayoritas memiliki cukup energi untuk melewati potensial penghalang akan turun secara drastis. Jumlah pembawa muatan mayoritas yang melewati sambungan praktis turun ke nol dengan memasang panjar mundur sebesar sekitar sepersepuluh volt. Pada kondisi panjar mundur, terjadi aliran arus mundur (Ir) yang sangat kecil dari pembawa muatan minoritas. Pembawa muatan minoritas hasil generasi termal di dekat sambungan akan mengalami drift searah medan listrik. Arus mundur akan mencapai harga jenuh -Io pada harga panjar mundur yang rendah. Harga arus mundur dalam keadaan normal cukup rendah dan diukur dalam A (untuk germanium) dan nA (untuk silikon). Secara ideal, arus mundur seharusnya berharga nol, sehingga harga -Io yang sangat rendah pada silikon merupakan faktor keunggulan silikon dibandingkan germanium. Besarnya Io berbanding lurus dengan laju generasi termal dimana harganya berubah secara eksponensial terhadap perubahan temperatur.2.4 Karakteristik Umum Sambungan Dioda P-N pada Sel Surya Photovoltaik Saat diode berpanjar maju, probabilitas pembawa muatan mayoritas yang mempunyai cukup energi untuk melewati potensial penghalangVo-Vakan tergantung 7 8.pada faktor muatan elektron,faktor Fudge,konstanta Boltzman,dan temperatur absolut.Jadi arus difusi yang mengalir sebesardimana VT = 25 mV pada temperatur ruang, h =1 untuk gemanium dan berharga 2untuk silikon. Jadi arus total yang mengalir adalah sebesaratau karena I = 0 untuk V = 0 diperolehPersamaan di atas merupakan karakteristik umum dioda I-V .Jika V berharga positifdan bernilai sebesar sepersepuluh volt maka persamaan di atas menjadidan jugayaitu akan berupa garis lurus jika diplot pada kertas grafik log-linear(semi logaritma).Sebagai gambaran karakteristik seperti dalam persamaan di atas , diukur dua jenisdiode tipe 1N914 dan 1N5061. Hasil plot karakteristik I-V kedua dioda sepertiterlihat pada gambar di bawah ini. Untuk diode 1N914 (diode isyarat-kecil) terlihatmempunyai kecocokan yang sangat baik dengan persamaan di atas, kecualipada arus yang relatif tinggi dimana hambatan diode memberikan penurunan sebesarIR dengan adanya kenaikan V.Untuk diode 1N5061 (diode daya 1 amp) jugamempunyai kecocokan yang sangat baik dengan persamaan di atas, kecuali padaarus yang relatif rendah.Perhatikan bagaimana Io hanya berharga nA untuk keduadioda tersebut. 8 9.Karakteristik I-V diode tipe 1N914 dan 1N5061 pada skala semilogaritmikSumber gambar: Karakteristik I-V diode dalam skala linierSumber gambar:dengan skala I 10 mA (A), 1 mA (B), 0,1 mA (C) dan 10 A (D). Terlihat bahwategangan cut-in bergeser ke kiri dan keseluruhan kurva bergeser ke kiri. Ini dapatdiharapkan terjadi jikadanmakaPersamaan di atas memperlihatkan bahwa diperlukan perubahan tegangan yang samauntuk menaikkan arus diode n kali. Besarnya Io tergantung pada pembawa muatan 9 10.hasil generasi termal jadi sangat tergantung pada temperatur. Untuk silikon Io akan naikmenjadi dua kali lipat setiap ada kenaikan temperatur 100C.3. DEVAISE SEL SURYA PHOTOVOLTAIK 3.1 Devaise sel surya terdapat tiga model bahan berdasarkan prosespembuatannya,yaitu: 1. Monocrystalline Monocrystalline didapat dengan cara silikon murni dilelehkan kemudian dalam proses pemadatannya dibentuk dengan cara dipancing (dengan silikon monocrystalline yang struktur atomnya diketahui) diputar dan diangkat perlahan-lahan menjadi sebuah gelondongan silikon. Gelondongan ini kemudian dipotong tipis-tipis (thin plates) sehingga menjadi wafer monocrystalline photocell. 2. Polycrystalline Polycrystalline didapat dengan cara melelehkan silikon dan menuangkannya kedalam bejana sehingga dapat dengan mudah terbentuk wafer silikon. Dengan cara ini silikon murni dapat diubah hampir seluruhnya kebentuk wafer silikon sehingga biayanya menjadi lebih efektif. Sayangnya dengan cara ini selama proses pemadatan materi, struktur kristal yang dibentuk akan menimbulkam cacat kristal pada pinggiran photocell. Sebagai akibat dari cacat kristal ini, solar cell menjadi kurang efisien. 3. Amorphous Amorphous didapat dengan cara mendeposisikan ke sebuah permukaan kaca atau material substrat lainnya.Dengan cara ini diperoleh silikon dengan ketebalan 1 m.Tipe ini memiliki efisiensi paling rendah dan harga yang murah.Biasanya digunakan untuk peralatan berdaya rendah,seperti jam,kalkulator saku,dan barang sejenisnya. Sumber gambar: http://www.inverter-china.com/blog/upload/amorphous-silicon.jpg 10 11.4 HASIL PENGAMATAN DAN ANALISIS Berdasarkan hasil pengamatan : 4.1 Sel Surya Photovoltaik pada Arsitektur Revolusi aplikasi photovoltaik pada bangunan arsitektur telah mengalami perkembangan yang pesat, mulai dari teknologi biasa sampai teknologi tinggi pada generasi ke-3, yaitu : 1. Generasi Pertama (tahun 1980 an) Panel-panel/deretan PV modul dengan rangka besi hanya diletakkan (mounting) pada bidang atap datar bangunan dengan alat penyangga (tracking). 2. Generasi Kedua (tahun 1990 an) Sel-sel photovoltaic (PV) dikembangkan lebih menyatu menjadi bagian material bangunan yaitu: bahan atap (genting, sirap). 3. Generasi Ketiga (tahun 1997) Chip/modul PV dikembangkan menjadi kesatuan integrasi bangunan arsitektur dalam berbagai materi bangunan dan aplikasi canggih. Generasi 1 Generasi 2 Generasi 3Sumber gambar: Makalah dengan judul STRATEGI APLIKASI SEL SURYA (PHOTOVOLTAIC CELLS) PADA PERUMAHAN DAN BANGUNAN KOMERSIAL (Danny Santoso Mintorogo). 11 12.4.1.1Aplikasi Photovoltaik Generasi ke-3 a. Bentuk Sirap (thin film crystalline) Deret modul PV sebagai penutup atapSumber gambar: Makalah dengan judul STRATEGI APLIKASI SEL SURYA (PHOTOVOLTAIC CELLS) PADA PERUMAHAN DAN BANGUNAN KOMERSIAL (Danny Santoso Mintorogo).b. Bentuk Cladding (curtain walls)Sumber gambar:Makalah dengan judul STRATEGI APLIKASI SEL SURYA (PHOTOVOLTAIC CELLS) PADA PERUMAHAN DAN BANGUNAN KOMERSIAL (Danny Santoso Mintorogo).4.1.2 Aplikasi Photovoltaik pada Bangunan Perumahan Aplikasi modul Photovoltaik pada sebuah rumah sangat sederhana danmudah dipasang, hanya dibutuhkan extra ruang utilitasuntuk penempatan/menyimpanalat regulator,inverter, batery dan lainnya. 12 13.skema sistem photovoltaikSumber gambar:Makalah STRATEGI APLIKASI SEL SURYA (PHOTOVOLTAIC CELLS) PADAPERUMAHAN DAN BANGUNAN KOMERSIA (Danny Santoso Mintorogo) Deretan Modul PV integrasi dengan struktur perumahan secara arsitekturpada aplikasi : A. atap (miringpelana, perisai atau datar). B. lisplank overstack ( leufel, canopy ). C. dinding facade. Sedangkan agar dapat menperoleh energi optimum dari sisi perletakkanmodul/deretan Photovoltaik baik pada unit perumahan maupun bangunan komersial,maka ada 5 cara perletakkan deretan/modul PV: 1. Fixed Array Deretan modul PV diletakkan pada struktur peyanggah PV (rangka tersendiri) atau menyatu ke struktur atap. Pemasangan secara PV Tetap sering dilakukan karena paling mudah dalam pelaksanaan dan biaya sedikit. 2. Seasonally Adjusted Tilting Deretan modul PV dapat dirubah secara manual sesuai waktu (Maret/Juni/Sept ./ Des. ) yang dikehendaki untuk pengoptimalan tilt angle. Untuk lokasi yang terletak pada Midlatitude dapat mengubah sudut modul PV setiap 3 bulan, dan akan meningkatkan produksi energi surya 5% 3. One axis tracking Panel modul PV dapat mengikuti lintasan pergerakan matahari dari Timur ke Barat secara otomatis; akan mendapatkan efisiensi 20% dibandingkan Fixed Arrays. 13 14.4. Two axis tracking Panel modul PV dapat mengikuti lintasan pergerakan matahari dari Timur ke Barat serta orientasi Utara-Selatan secara otomatis; akan mendapatkan efisiensi 40% dibandingkan Fixed Arrays. 5. Concentrator Arrays Deretan lensa optik dan cermin yang menfokuskan pada suatu area Sel Surya (PV) efisiensi tinggi.4.1.3 Aplikasi Photovoltaik pada Bangunan Komersial Aplikasi Modul-modul PV pada bangunan komersial tetap juga memanfaatkan bidang-bidang atap datar, lisplank overstack atau rain - screen cladding, serta teknologi IntegrasiBangunan pada Glass-cladding (aplikasi daylighting) & (aplikasi photovoltaics) bersamaan secara terpadu dalam penghematan energi. Contoh : Sebuah bangunan perkantoran sewa yang mengaplikasikan modul-modul PV dalam desain secara integrasi bangunan pada deretan PV modul sebagai bahan material penutup lisplank-lisplank overstack. Gambar Deretan Modul PV dipasang pada Atap dan Lisplank Overstack (Building Integrated PV) Sumber gambar: http//fastq.com/-lanegarr/pvprj.html Bangunan College (institusi) juga memanfaatkan energi surya dalam penghematanenergicrystalline transparant interspaces dipakai sebagai glass-cladding berkategori efisiensi tinggi dan peka terhadap cahaya (matahari/ pantulan cahaya).Analisis Kerja dan Photovoltaik Dilihat dari aplikasi pemakaiannya,intensitas penyerapan sinar matahari pada sel surya photovoltaik memiliki tingkat-tingkat tertentu yang berdasarkan pada ragam photovoltaik. Sebagai contoh,untuk photovoltaik jenis Monocrystalline. Monocrystalline yang terbuat dari silikon murni cenderung memiliki tingkat penyerapan yang tinggi 14 15.walaupun saat itu cuaca sedang mendung . Monocrystalline tetap dapat bekerja dengan baik(masih dapat menyerap energi dari matahari).Sementara untuk Polycrystalline dan Amorf memiliki beberapa keadaan khusus dimana tidak seperti Monocrystalline. Contohnya: Amorf yang digunakan pada kalkulator sebagai daya cadangan jika baterai kalkulator telah habis. Jika dihadapkan pada sinar matahari yang terang atau tersinari oleh sinar matahari maka alat itu dapat bekerja .Namun bila mendung ,kalkulator tersebut tidak dapat bekerja.Sedangkan Polycrystalline lebih banyak dipakai pada daerah yang memiliki tingkat cuaca panas yang cenderung stabil atau tempat yang musim panasnya memiliki jangka waktu yang lebih lama.5 SIMPULAN Penggunaan Sel Surya Photovoltaik sebagai sumber energi merupakan cara alternatif untuk memenuhi kebutuhan manusia akan sumber energi yang penting dalam menunjang kehidupan mereka.Apalagi saat ini kebanyakan yang mereka gunakan adalah sumber energi yang sudah tidak dapat diperbarui lagi.Sumber energi ini selain mudah didapatkan bahkan secara gratis telah tersedia di alam,hanya memerlukan alat yang dapat mengkonversikan sumber energi ini menjadi yang dibutuhkan,jangka waktu penggunaan yang lama sekitar 20-30 tahun, juga tidak menimbulkan polusi seperti energi lainnya. Pengaplikasiannya telah banyak dijumpai pada peralatan elektronik,struktur bangunan rumah, dan struktur bangunan komersial. Kinerjanya juga tidak kalah dengan sumber energi yang tidak dapat diperbarui.6 DAFTAR PUSTAKA Mintorogo.STRATEGI APLIKASI SEL SURYA (PHOTOVOLTAIC CELLS) PADA PERUMAHAN DAN BANGUNAN KOMERSIAL,dalam jurnal dimensi teknik arsitektur.Tanpa tahun.Pengajar Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Arsitektur:Universitas Kristen Petra. http://www.panelsurya.com/ http://www.silicon-

Sel surya : Struktur & CarakerjaSel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal.Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere percm2. Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya.Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output. (Gambar :The Physics of Solar Cell, Jenny Nelson)Struktur Sel SuryaSesuai dengan perkembangan sains&teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula (Jenis-jenis teknologi surya akan dibahas di tulisan Sel Surya : Jenis-jenis teknologi). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks)Gambar diatas menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara umum terdiri dari :1. Substrat/Metal backingSubstrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).2. Material semikonduktorMaterial semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)2(CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif sepertiCu2ZnSn(S,Se)4(CZTS) danCu2O (copper oxide).Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel surya akan dibahas dibagian cara kerja sel surya.3. Kontak metal / contact gridSelain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.4.Lapisan antireflektifRefleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.5.Enkapsulasi / cover glassBagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.Cara kerja sel suryaSel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). (Gambar :eere.energy.gov)Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.