Langsung ke konten utama

Panel Surya: Mengubah Sinar Matahari Menjadi Listrik

Pada siang hari yang terik, matahari memancarkan sinar yang memiliki energi setara dengan 1.000 watt listrik per meter persegi permukaan bumi. Apa artinya? Listrik gratis. Seandainya kita dapat mengumpulkan energi matahari lalu mengkonversinya menjadi listrik, biaya tagihan listrik bulanan akan menurun drastis - atau malah bebas sepenuhnya - karena kebutuhan listrik dapat dipenuhi secara mandiri. Namun apakah semudah itu?

Sebagai sumber energi yang bersih dan terperbarukan, energi listrik dari matahari akan terus dihasilkan sepanjang daerah anda mendapat cukup penyinaran. Yang dibutuhkan adalah sejumlah peralatan dan teknologi untuk 'menangkap' dan mengubahnya menjadi energi listrik, yang dikenal dengan panel surya (solar panels).

Harap diingat, ketika kita berbicara tentang "panel surya", ada dua kemungkinan pengertian:

1. Modul fotovoltaik (solar photovoltaic modules) yang menggunakan sel-sel surya untuk mengkonversi sinar matahari menjadi listrik, atau

2. Solar thermal collector, yang prinsip kerjanya mengumpulkan panas dari radiasi elektromagnetik matahari baik berupa flat plate collector pada instalasi pemanas air rumah tangga, atau yang lebih kompleks menggunakan rangkaian reflektor yang disusun secara khusus (model parabolik, piramid, power tower, dsb) guna memfokuskan sinar matahari ke satu titik untuk memanaskan air atau fluida lain, yang uapnya lantas digunakan untuk pembangkit listrik.

Artikel ini membahas teknologi panel surya yang pertama, yakni modul photovoltaic (PV) surya, yang untuk gampangnya kita sebut sel-sel surya saja.

Sel-sel surya yang biasa kita lihat pada kalkulator, panel surya di atap rumah, atau pada satelit komunikasi, merupakan modul fotovoltaik. Desain sel surya pertama kali dibuat oleh Charles Fritts pada 1883 dengan cara melapisi semikonduktor Selenium dengan lapisan emas ultratipis. Sel surya generasi pertama ini hanya memiliki tingkat efisiensi sebesar 1 persen.

Untuk meningkatkan efisiensi, sel-sel PV modern dibuat dengan material khusus, antara lain silikon. Pada 1954, Darryl Chapin dan Cal Fuller, dua ilmuwan dari Bell Labs, menemukan bahwa material silikon yang di-dope dengan beberapa zat pencampur akan menghasilkan material yang sangat sensitif terhadap cahaya. Penemuan ini menghasilkan sel surya pertama yang dapat digunakan secara praktis (dapat diterapkan untuk penggunaan sehari-hari), dengan efisiensi konversi sinar matahari menjadi listrik sekitar enam persen.

Momentum penemuan material baru dengan tingkat efisiensi yang lebih baik oleh Darryl Chapin dan Cal Fuller mendorong sejumlah negara memberi pendanaan bagi penelitian-penelitian yang bertujuan mengembangkan teknologi sel surya. Salah satu hasilnya adalah peningkatan efisiensi konversi hingga 15 persen. Penggunaan pertama panel surya untuk kepentingan masyarakat secara langsung adalah di Americus, sebuah kawasan pedesaan dan kota kecil yang terisolir di negara bagian Georgia. Pembangkit listrik tersebut digunakan untuk sumber energi bagi sistem relai telepon setempat. Program tersebut sukses dan berjalan lancar selama bertahun-tahun.

Prinsip kerja panel surya

Secara sederhana, cara kerja panel surya PV dalam mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik dapat dirangkum ke dalam tiga urutan proses konversi:

Cara kerja panel surya1. Ketika foton yang terdapat pada sinar matahari mengenai sel-sel PV pada panel surya, sebagian akan diserap oleh material semikonduktor (silikon). Energi dari foton yang diserap itu dengan demikian juga ditransfer kepada semikonduktor.

2. Elektron-elektron yang terkena tumbukan energi foton akan terlepas dari atom, membuat mereka mengalir secara bebas dan dengan demikian menciptakan arus listrik. Komposisi dan desain khusus pada sel-sel PV mengarahkan elektron-elektron tersebut agar mengalir sesuai jalur yang dikehendaki.

3. Kontak/penghubung logam pada bagian atas dan bawah sel-sel surya menyalurkan keluar listrik arus searah (direct current, DC) yang dihasilkan untuk digunakan sesuai kepentingan.

Secara detil, proses yang terjadi sesungguhnya jauh lebih rumit. Namun ketiga urutan langkah di atas menggambarkan secara sederhana apa yang terjadi di dalam sebuah panel surya ketika mereka bekerja keras mengubah sinar matahari menjadi listrik yang bermanfaat buat kepentingan manusia.


Efisiensi dan energy payback dari panel surya

Sinar matahari memang gratis, namun untuk mengubahnya menjadi listrik tidak gratisan. Untuk mengetahui apakah proses konversi sinar matahari menjadi listrik dengan panel surya itu layak secara ekonomis ataukah sekadar teknologi yang membuang-buang duit, waktu, dan pikiran, digunakanlah parameter energy payback.

Energy payback - atau dikenal juga sebagai harvesting ratio - adalah periode recovery alias pemulihan energi yang dibelanjakan selama proses pembuatan sistem energi. Panel surya modern merupakan net energy producer, artinya panel surya tersebut selama masa pakainya memproduksi energi dalam jumlah yang lebih besar dibanding jumlah energi yang dipakai untuk proses pembuatannya.

Teknologi fotovoltaik mengalami kemajuan secara signifikan sehingga modul PV modern saat ini memiliki energy payback antara 1 - 4 tahun (tergantung pada tipe dan tempat panel itu digunakan). Teknologi thin film bahkan secara signifikan mampu memperpendek waktu energy payback menjadi kurang dari satu tahun dengan masa pakai 20 hingga 30 tahun. Ini artinya biaya yang anda keluarkan untuk membeli instalasi panel surya akan kembali dalam waktu kurang dari satu tahun. Tentu yang dimaksud biaya kembali di sini bukan dalam bentuk uang cash, melainkan berupa penghematan biaya tagihan atau biaya lain yang biasa anda keluarkan jika berlangganan listrik biasa.

Panel surya di atap rumahFirst Solar Inc, sebuah perusahaan pembuat panel surya Amerika Serikat, telah mampu menurunkan biaya pembuatan panel surya hingga $1 per watt. Walau demikian, menurut Popular Mechanic, komponen biaya pembuatan hanya memiliki andil kurang dari setengah biaya instalasi panel surya secara keseluruhan. Untuk dapat meraih grid parity (tingkat kelayakan ekonomi yang sama dengan listrik konvensional), biaya pembuatan harus bisa ditekan setidaknya hingga $0.65 to $0.70 per watt, dan biaya instalasi lain tidak boleh lebih dari $1 per watt. Target ini diharapkan dapat dicapai pada 2012.

Panel surya - walau telah mengalami peningkatan yang signifikan dalam teknologinya - sejauh ini masih belum mampu bersaing dengan sumber energi konvensional. Masih lebih mudah, murah, dan fleksibel bagi kebanyakan orang untuk memilih berlangganan listrik ke PLN daripada menginstal panel surya di atap rumahnya. Namun kita harus memiliki pola pikir jangka panjang. Di masa mendatang permintaan akan semakin meningkat. Tingkat efisiensi modul surya akan semakin tinggi seiring penelitian untuk mencari material dan teknologi yang lebih baik.

Ketika dapat diproduksi secara masal, harga akan cenderung turun. Ketika teknologi sudah benar-benar siap dan feasible, akan semakin banyak orang di masa mendatang memilih menggunakan energi hijau, yakni energi yang dihasilkan dari sumber terperbarukan dan proses yang tidak merusak lingkungan. Semoga.

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Berapa Jauh Seekor Kuda Mampu Berlari?

Pertanyaan itu selalu menggelayut setiap kali menonton film-film western macam Dances with Wolves, di mana para penunggang - baik kulit putih maupun indian - memperlakukan kuda tunggangannya bak sepeda motor bermesin saja, memacunya melintasi prairi yang lebarnya berpuluh kilometer.

Bagaimanapun kuda adalah makhluk hidup, bukan mesin yang bisa dijalankan semaunya. Mereka dapat menjadi lelah dan butuh istirahat. Yang membedakan kuda dengan kebanyakan mamalia lain adalah endurance mereka yang luar biasa. Berikut beberapa fakta tentang daya tahan fisik seekor kuda yang luar biasa, saya kutip dari the Ultimate Horse Site.

Rekor klasik

- Pada 1889, Dimitri Peshkov melakukan perjalanan panjang dengan kudanya sejauh 5.500 mil dari Albanzinski, Siberia, menuju St. Petersburg

- Kuda Akhal-Teke yang merupakan peranakan dari Turkmenistan, dikenal sebagai kuda dengan daya tahan yang prima. Pada 1935, 38 penunggang kuda Akhal Teke menempuh 2.600 mil dari Ashkabad ke Moskow, 215 mil diantaranya menyebe…

Tips Memilih Kursi Ergonomis Untuk Bekerja Nyaman di Depan Komputer

Karakteristik pekerjaan yang mengharuskan penggunaan komputer sebagai peralatan kerja membuat para karyawan kantoran, penulis, programmer, hingga pekerja kreatif seperti web designer atau digital artist menghabiskan sebagian besar jam sibuk mereka duduk di depan layar komputer meja (PC desktop) atau laptop. Namun di sisi lain berlama-lama duduk statis di depan layar bukanlah aktivitas yang sehat. Karena itu, untuk mencegah efek buruk terhadap kesehatan seperti sakit punggung (back pain), cedera karena tekanan terus-menerus (repetitive stress injuries), dan sakit leher, kita harus melakukan upaya untuk membuat suasana berkomputasi menjadi seergonomis mungkin. Salah satunya adalah dengan menggunakan kursi kerja berkaidah ergonomik.

Menurut artikel TWiki yang dipublikasikan oleh situs web Richmond University, Kata ergonomi berasal bahasa Yunani; ergo = bekerja dan nomos = ilmu tentang. Maka ergonomi secara sederhana dapat diterjemahkan sebagai ilmu tentang segala aspek kegiatan kerja/beke…