solar sel.doc

Download solar sel.doc

Post on 02-Jan-2016

65 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

PENERAPAN HUKUM TERMODINAMIKA PADA PEMBUATAN KAPAL

TEKNOLOGI SOLAR SEL

UNTUK ENERGI MASA DEPAN

Disusun Oleh:

Ragil Tri Indrawati, 0806316726

Departemen Teknik MesinFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, 2009

ABSTRAKBelakangan ini, pengkonversian energi merupakan suatu hal yang sangat bermanfaat bagi kehidupan. Ada beberapa macam teknologi yang prinsip kerjanya melakukan pengkonversian seperti itu, misalnya yaitu solar sel. Prinsip kerja dari solar sel adalah mengubah energi matahari atau cahaya yang dipancarkan menjadi energi listrik. teknologi solar sel terdiri dari tiga macam generasi dan masing masing generasi atau jenis dari solar sel dapat diaplikasikan pemanfaatannya. Misalnya pada alat elektronik yang dalam pengoperasiannya membutuhkan energi surya. KATA PENGANTARPuji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat, hidayah serta inayahnya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Makalah yang berjudul Teknologi Solar Sel untuk Energi Masa Depan ini diharapakan dapat memberi informasi lebih dalam mengenai solar sel dalam kehidupan sehari hari.Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Isom Mudzakir, S.Si, selaku dosen mata kuliah Fisika Dasar 1, yang telah membimbing penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman teman serta semua pihak yang telah membantu memberikan informasi selama penyusunan makalah ini, hingga terselesaikannya makalah ini.Akhir kata, tiada gading yang tak retak, begitu juga dengan penyusunan makalah ini yang jauh dari sempurna. Untuk itu, saran dan kritik yang sifatnya membangun dari para pembaca sangat diharapkan.

Depok , 8 Mei 2009

Penulis

DAFTAR ISIAbstrak.i

Kata Pengantarii

Daftar Isi................iii

Bab I. Pendahuluan

I.1 Latar Belakang Masalah1

I.2 Tujuan Penulisann......1

I.3 Metodologi Penulisan2

I.4 Sistematika Penulisan2Bab II. Pembahasan

II.1 Pengertian Solar Sel.3

II.2 Prinsip Kerja Solar Sel.3

II.3 Jenis Jenis Solar Sel......4

II.4 Aplikasi Penggunaan Solar Sel dalam Kehidupan Sehari Hari....7

Bab III. Penutup

III.1 Kesimpulan10

III. 2 Saran.10Daftar Pustaka

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang MasalahEnergi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69% dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 10 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0.1% saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10% sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Melalui teknologi solar sel, energi yang dipancarkan oleh sinar matahari dapat dimanfaatkan dengan cara diubah ke dalam energi listrik. Cara tersebut disebut konversi energi. Pemanfaatan solar sel dapat dilakukan dengan mengaplikasikannya ke dalam berbagai bentuk alat elektronik yang cara kerjanya memanfaatkan energi matahari.

I.2Tujuan Penulisan

Penulisan makalah ini memiliki beberapa tujuan, antara lain :

1. Mengetahui apa sebenarnya yang dimaksud dengan solar sel.

2. Menjelaskan prinsip kerja dari solar sel.

3. Mengetahui jenis jenis solar sel.

4. Mengetahui aplikasi penggunaan solar sel dalam kehidupan sehari hari.

I.3Metodologi PenulisanSetiap penulisan suatu karya tulis ataupun laporan seyogyanya harus tertera metode dalam penyusunan tersebut. Dalam penyusunan makalah ini, dilakukan dengan menggunakan beberapa metode penulisan antara lain:

1. Metode literatur

- studi pustaka dengan metode kualitatif

2. Sumber data

- internet dan buku literatur

I.4Sistematika PenulisanBab I Pendahuluan

Pada bagian ini menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.

Bab II PembahasanBagian ini membahas mengenai pengertian solar sel, prinsip kerja solar sel, jenis-jenis solar sel dan aplikasi penggunaan solar sel dalam kehidupan sehari hari.Bab III Penutup

Inti makalah ini adalah membahas mengenai penggunaan teknologi solar sel dalam kehidupan masyarakat.BAB II

PEMBAHASAN

II.1 Pengertian Solar Sel

Solar sel atau sering disebut dengan sel surya merupakan suatu komponen semikonduktor yang berfungsi mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Cahaya Matahari sebagai sumber energi primer tersedia sepanjang tahun di semua tempat di muka bumi, pemasangannya mudah dan bebas polusi. Solar Sel menghasilkan tegangan dan arus searah, sehingga diperlukan dua tingkat konverter yaitu konverter dc ke dc sebagai regulator dan konverter dc ke ac atau dikenal sebagai inverter agar diperoleh tegangan ac 220 V, 50 Hz. Sebuah rangkaian pengontrol konverter dengan penelusuran titik daya maksimum (MPPT) diperlukan untuk mendapatkan daya yang maksimal dari Solar sel ke beban. MPPT mengubah arus dan tegangan Solar sel sedemikian sehingga diperoleh daya keluaran (output) yang maksimum. Keadaan titik daya maksimum ini digunakan sebagai acuan (reference) untuk membangkitkan sinyal modulasi lebar pulsa(PWM) bagi Konverter tipe Buck dan Inverter.II.2 Prinsip Kerja Solar Sel

Pada dasarnya prinsip kerja dari solar sel dapat terlihat dari pengertian yang telah dijelaskan di ats, yaitu cara kerja dari solar sel adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Selanjutnya cahaya tersebut dikonverter menjadi tenaga listrik. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905. Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang dan frekuensi V, dapat dirumuskan dengan persamaan:

E = h c

Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10-34 J.s) dan c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 108 m/s). Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu [3]. Dengan menggunakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah menjadi energi listrik.

Pada dasarnya kerja solar sel sangat berpedoman pada thermodinamik efisiensi tanpa batas yang mana dikarenakan solar sel beroperasi sebagai perangkat konversi energi.Efisiensi konversi energi (, "eta") merupakan persentase konversi suatu daya dari cahaya menjadi energi listrik yang terhubung ke salah satu sirkuit listrik. Hal ini dapat ditunjukkan melalui persamaan :

Istilah ini dihitung dengan menggunakan rasio maksimum power point, P m, dibagi dengan masukan cahaya irradiance (E, dalam W / m 2) di bawah standar tes kondisi (STC) dan daerah permukaan dari solar sel (A c di m 2).

II.3 Jenis Jenis Solar Sel

Pada dasarnya, solar sel dibagi menjadi tiga generasi atau tiga jenis menurut tingkat kepentingannya.1. Generasi pertama

Pada generasi pertama solar sel ini dibagi lagi menjadi dua jenis solar sel, yaitu:

Jenis solar sel pertama yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal. Tipe ini dalam perkembangannya mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi. Masalah terbesar yang dihadapi dalam pengembangan silikon kristal tunggal untuk dapat diproduksi secara komersial adalah harga yang sangat tinggi sehingga membuat solar sel panel yang dihasilkan menjadi tidak efisien sebagai sumber energi alternatif. Sebagian besar silikon kristal tunggal komersial memiliki efisiensi pada kisaran 16-17%, bahkan silikon solar sel hasil produksi SunPower memiliki efisiensi hingga 20%. Jenis solar sel yang kedua adalah tipe wafer silikon poli kristal. Saat ini, hampir sebagian besar panel solar sel yang beredar di pasar komersial berasal dari screen printing jenis silikon poli cristal ini. Wafer silikon poli kristal dibuat dengan cara membuat lapisan lapisan tipis dari batang silikon dengan metode wire-sawing. Masing-masing lapisan memiliki ketebalan sekitar 25050 micrometer. Jenis solar sel tipe ini memiliki harga pembuatan yang lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal.

Kedua jenis silikon wafer di atas umumnya memiliki ketebalan pada kisaran 180 hingga 240 mikro meter.

2. Generasi kedua

Generasi kedua solar sel adalah solar sel tipe lapisan tipis (thin film). Pembuatan jenis solar sel lapisan tipis adalah untuk mengurangi biaya pembuatan solar sel mengingat tipe ini hanya menggunakan kurang dari 1% dari bahan baku silikon jika dibandingkan dengan bahan baku untuk tipe silikon wafer. Dengan penghematan yang tinggi pada bahun baku seperti itu membuat harga per KwH energi yang dibangkitkan menjadi bisa lebih murah.

Metode yang paling sering dipakai dalam pembuatan silikon jenis lapisan tipis ini adalah dengan PECVD dari gas silane dan hidrogen. Lapisan yang dibuat dengan metode ini menghasilkan silikon yang tidak memiliki arah orientasi kristal atau yang dikenal sebagai amorphous silikon (non kristal). Selain menggunakan material dari silikon, solar sel lapisan tipis juga dibuat dari bahan semikonduktor lainnya yang memiliki efisiensi solar sel tinggi seperti Cadmium Telluride (Cd Te) dan Copper Indium Gallium Selenide (CIGS).

Efisiensi tertinggi saat ini yang bisa dihasilkan oleh jenis solar sel