ARTIKEL

SEL SURYA

DISUSUN OLEH:

BRIAN AFRI KUNCORO

(09306144008)

PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN PENDIDIDKAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

SEL SURYA DAN APLIKASINYA

Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari

sebuah wilayah-besar dioda p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu

menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek photovoltaic. Bidang riset

berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai photovoltaics. Sel surya memiliki banyak

aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia,

seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya

(dalam bentuk modul atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka

berhubungan dengan inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net meterin. Listrik tenaga

surya diperoleh dengan melalui sistem photo-voltaic. Photo-voltaic terdiri dari photo dan voltaic.

Photo berasal dari kata Yunani phos yang berarti cahaya. Sedangkan voltaic diambil dari nama

Alessandro Volta (1745 – 1827), seorang pelopor dalam pengkajian mengenai listrik. Sehingga

photo-voltaic dapat berarti listrik-cahaya. Belakangan ini, photo-voltaic lebih sering disebut solar

cell atau sel surya, karena cahaya yang dijadikan energi listrik adalah sinar matahari.

Sel surya merupakan suatu pn junction dari silikon kristal tunggal. Dengan menggunakan

photo-electric effect dari bahan semikonduktor, sel surya dapat langsung mengkonversi sinar

matahari menjadi listrik searah (dc). Bila sel surya itu dikenakan pada sinar matahari, maka

timbul yang dinamakan elektron dan hole. Elektron-elektron dan hole-hole yang timbul di sekitar

pn junction bergerak berturut-turut ke arah lapisan n dan ke arah lapisan p. Sehingga pada saat

elektron-elektron dan hole-hole itu melintasi pn junction, timbul beda potensial pada kedua

ujung sel surya. Jika pada kedua ujung sel surya diberi beban maka timbul arus listrik yang

mengalir melalui beban. Aplikasinya pada kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada trafict light

dijalan raya yang mana dugunakan sumber dari energy sinar matahari.

Sistem sel surya menggunakan energi sinar matahari untuk menghasilkan listrik, tanpa

memerlukan bahan bakar. Tanpa ada bagian yang berputar, maka sistem sel surya hanya

memerlukan sedikit perawatan. Sehingga sistem sel surya itu boleh dibilang cost effective dan

cocok untuk stasiun telekomunikasi daerah terpencil, pelampung navigasi di tengah laut, alat

pemantau permukaan air bendungan, atau untuk penerangan rumah yang jauh dari jangkauan

jaringan PLN. Biaya operasional sistem sel surya jelas rendah.

SEL SURYA BUATAN INDONESIA

Kegagalan memproduksi sel surya di Indonesia, meski telah dilakukan penelitian sejak 28

tahun silam, bukan jalan buntu. Fisikawan dari Institut Teknologi Bandung, Wilson Walery

Wenas (44), menerobos kebuntuan itu dengan hasil penelitian sel surya generasi kedua yang

sudah dipatenkan untuk segera diproduksi di Indonesia.

Sel surya generasi kedua sering disebut teknologi nanosilikon,” tutur Kepala

Laboratorium Semikonduktor dan Listrik Tenaga Surya pada Departemen Fisika Institut

Teknologi Bandung (ITB) tersebut, Rabu (4/6).

Sel surya generasi pertama menggunakan silikon setebal 200 mikron meter (µm),

sedangkan sel surya generasi kedua dengan silikon 1 µm. Ukuran ini sama dengan 0,000001

(sepersejuta) meter.

Nanosilikon memperkecil kapasitas silikon sebagai bahan semikonduktor yang

menghasilkan arus listrik dari photon atau energi cahaya matahari. Pengecilan kapasitas silikon

ini menekan jumlah silikon yang dibutuhkan sehingga dapat menekan biaya produksi sel surya

generasi kedua. Wilson sudah membuktikan melalui penelitiannya. Titik terang?

Memang menjadi pertanyaan, bagaimana menjadikan silikon setebal 200 µm menjadi 1

µm? Jawab Wilson, caranya dengan mengubah silikon sebagai unsur padat (pada sel surya

generasi pertama) menjadi unsur gas (pada sel surya generasi kedua).

”Gas silikon dapat diperoleh di banyak lokasi pertambangan batu bara di Indonesia. Jadi,

bahannya sangat berlimpah,” kata Wilson yang meraih gelar doktor dari Tokyo Institute of

Technology, Jepang, pada 1994. Tahun 1992 dia meraih gelar S-2 di tempat yang sama setelah

tahun 1988 lulus dari ITB.

Menurut dia, kecilnya biaya produksi sel surya generasi kedua dengan menurunkan

komponen silikon sudah tahan uji.

Paten dari hasil penelitiannya mampu merangsang kegiatan komersialisasinya. Wilson

telah sukses menggandeng investor dari Amerika Serikat untuk menciptakan pabrik sel surya

generasi kedua di Indonesia.

Akankah industri sel surya dalam negeri menuju titik terang?

Menurut Wilson, harga sel surya generasi kedua mencapai 1 dollar AS per watt,

sedangkan sel surya generasi pertama kini masih bertengger dengan harga 4-5 dollar AS per

watt.

Berdasarkan penghitungan suplai energinya, bisa mencapai harga Rp 400 per

kilowattjam. Ini cukup kompetitif jika dibandingkan dengan harga listrik PLN yang sekarang

masih sekitar Rp 650 per kilowattjam.

Listrik dari sel surya generasi kedua ini menjadi kandidat listrik dengan harga termurah

saat ini. Di dunia, penelitian sel surya generasi pertama diawali pada tahun 1970-an, sedangkan

generasi kedua pada 1990-an. Pada tahun itu pula, saat gagasan sel surya generasi kedua terlahir,

Wilson mulai mencecap ilmunya di Jepang.

”Hasilnya sekarang sudah diuji coba penggunaan produktivitas sel surya generasi kedua

dibandingkan dengan generasi pertama di ITB. Kapasitas listrik generasi kedua hasil penelitian

saya lebih tinggi 15 persen,” kata Wilson.

Efektivitas pengubahan partikel cahaya matahari menjadi listrik pada sel surya generasi

kedua 7-9 persen. Menurut Wilson, itu memang di bawah sel surya generasi pertama, 12-14

persen. Tetapi, dengan ditunjang perbandingan kapasitas silikon 1:200, sel surya generasi kedua

tetap lebih unggul.

Apalagi harga 1 dollar AS per watt pada sel surya generasi kedua, ungkap Wilson, juga

akan lebih kompetitif jika dibandingkan dengan harga 4-5 dollar AS per watt pada generasi

pertama. Tunggu saja realisasi produksinya. ...

”Dalam waktu satu sampai dua bulan ini akan dicapai kesepakatan joint venture antara

investor AS dan investor dalam negeri. Investor AS itu maunya harus ada investasi dari

pengusaha dalam negeri juga,” kata Wilson.

Rendahnya Daya Beli

Setelah masalah dana teratasi, konstruksi pabrik akan dimulai. Menurut Wilson,

pengerjaan konstruksi pabrik dengan kapasitas produksi 10 megawatt (Mw) per tahun hanya

memakan waktu sembilan bulan. Investasi awal Rp 300 miliar.

”Untuk pemasaran hasil produksi, memang sekarang menghadapi tantangan, yaitu

rendahnya daya beli masyarakat. Tetapi, kalau memang daya beli masyarakat tetap tidak

menjangkau, sel surya generasi kedua ini akan diekspor,” kata Wilson.

Menteri Negara Riset dan Teknologi Kusmayanto Kadiman mengatakan, rencana

pembuatan industri sel surya generasi kedua sudah disampaikan kepadanya. Pemerintah

menyambut positif atas rencana tersebut. ”Akhirnya intuisi investor sampai pula untuk

memproduksi sel surya,” kata Kusmayanto.

Menurut dia, pemerintah tidak perlu menyampaikan jaminan pasar untuk pengembangan

industri sel surya. Begitu pula industri lainnya. Tetapi, intuisi investor itu sendiri yang akan

menentukan produk industrinya akan diterima pasar atau tidak.

Wilson bukan dengan sembunyi-sembunyi, tetapi dengan ketekunan meneliti, akhirnya

menyediakan jalan bagi produksi sel surya dalam negeri. Tidak tanggung-tanggung,

ketekunannya itu menjadi sebuah lompatan menyongsong era teknologi nanosilikon untuk sel

surya meski masih jauh dari harapan untuk menggapai swaenergi.

Menurut Direktur Pusat Teknologi Konversi dan Konservasi Energi pada Badan

Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) Arya Rezavidi, pada 2025 kebijakan pemenuhan

bauran energi dari sel surya ditetapkan pemerintah sebesar 800 MW. Tahun ini sel surya baru

terpasang 10 MW.

Dalam 17 tahun ke depan, pemenuhan sel surya harus mencapai 790 MW—setiap tahun

dibutuhkan pemenuhan 46 MW dari sel surya. Pabrik sel surya Wilson, jika jadi berdiri,

berproduksi 10 MW per tahun.

Kiprah pemerintah sekarang tetap dinanti untuk mewujudkan swaenergi melalui produk

dalam negeri

LANGKAH-LANGKAH MEMBUAT SEL SURYA

Untuk membuat sel surya sangat mudah. bahan yang diperlukan:

1. Lempeng tembaga

2. Kompor listrik dengan daya 1100watt/gas yang cukup panas

3. wadah bening dengan mulut cukup lebar

4. ammeter yang sensitif

5. jepit buaya

6. air keran

7. garam dapur

Langkah:

1. letakkan 1 lembar lempeng tembaga (ukuran disesuaikan dengan wadah) langsung di atas

kompor (tanpa alas) dan dibakar. bakar terus sampai muncul warna orange, ungu dan

kemerahan. semakin panas maka akan muncul lapisan berwarna hitam tapi nanti akan

lepas dengan sendirinya.

2. Biarkan terus terbakar sampai lapisan hitam yang muncul cukup tebal, sekitar setengah

jam. setelah setengah jam matikan kompor dan biarkan tembaga mendingin secara lambat

(biarkan di udara terbuka) karena jika pendinginannya terlalu cepat lapisan hitam akan

melekat kuat. biarkan sampai lapisan hitamnya lepas dengan sendirinya (jangan di

kerok).

3. setelah dingin biasanya lapisan hitam sebagian besar akan lepas. bersihkan dengan

lembut menggunakan tangan atau tisu, jangan terlalu keras menggosoknya.

4. siapkan lempeng tembaga yang lain (yang tidak dibakar) yang sudah disesuaikan

ukurannya. siapkan pula wadah yang berisi larutan garam dengan air keran.

5. masukkan kedua lempeng tembaga secara terpisah dan tidak bersentuhan satu dengan

yang lain ke dalam larutan garam, sebagian masuk ke dalam larutan dan sebagian lagi

tidak terendam, jepit bagian yang tidak terendam dengan jepit buaya dan hubungkan

dengan ammeter sensitif. (lihat gambar di atas)

6. jika ke dua tembaga disinari maka akan muncul arus listrik yang kecil, saat tidak disinari

maka tidak ada arus yang muncul. Jadi deh sel surya sederhana butan sendiri.

Percobaan Lebih Lanjut

1. coba perbesar luas tembaga yang digunakan, apakah arus yang muncul lebih besar

atau tidak

2. coba tambah konsentrasi larutan garam

3. coba ganti jenis garam yang dilarutkan

4. coba dengan warna sinar dan intensitas sinar yang berbeda..