Perhitungan teknis "sel surya"

Daya yang dihasilkan oleh panel surya maksimum
diukur dengan besaran Wattpeak (Wp), yang
konversinya terhadap Watthour (Wh) tergantung
intensitas cahaya matahari yang mengenai
permukaan panel. Selanjutnya daya yang
dikeluarkan oleh panel surya adalah daya panel
dikalikan lama penyinaran.
Misalnya sebuah panel surya berkapasitas 50 Wp
disinari matahari dengan intensitas maksimum
selama 8 jam maka daya yang dihasilkan adalah
50 kali 8 Wh atau 400 Wh. Daya sebanyak ini
dapat digunakan untuk menyalakan 4 buah lampu
25 Watt selama 4 jam atau sebuah televisi hitam
putih 40 Watt selama 10 jam.
Di Indonesia, daya (Wh) yang dihasilkan perhari
biasanya sekitar 3-5 kali daya panel maksimum
(Wp), 3 kali untuk cuaca mendung, dan 5 kali untuk
kondisi panas terik. Misalnya untuk sebuah panel
surya berdaya maksimum 50 Wp, daya yang
dihasilkan pada cuaca mendung perhari adalah ३

Dari cahaya menjadi Listrik

Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Sedangkan struktur dari solar cell adalah seperti ditunjukkan dalam gambar 1.

Gambar 1. Struktur lapisan tipis solar sel secara umum

Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada gambar 2. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari.

Gambar 2. Spektrum radiasi sinar matahari

Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu saja (lihat gambar 3), dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan utk mengeluarkan electron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari ikatan kovalennya, energi foton (hc/v harus sedikit lebih besar atau diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Karenanya sangatlah penting pada solar sel untuk mengatur bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari semikonduktor yang dipergunakan.

Gambar 3. Radiative transition of solar cell

Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan remombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.

Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe₂ yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor.

Dari begitu banyak keuntungan solar cell seperti telah diuraikan diatas ternyata tidak polemik tidak kemudian berhenti begitu saja, masih ada yang mengatakan memang benar solar cell ketika melakukan proses perubahan energi tidak ada polusi yang dihasilkan, tetapi sudahkah kita menghitung berapa besar polusi yang telah dihasilkan dalam proses pembuatannya, dibandingkan kecilnya efisiensi yang dihasilkan. Nah tantangannya disini adalah memang bagaimana untuk menaikkan efisiensi, yang tentunya akan berdampak kepada nilai ekonomisnya. (RTW)

(Oleh Rusminto Tjatur WIDODO, Dosen EEPIS-ITS Surabaya dan mahasiswa Program Doktor jurusan Nano Structure and Advanced Materials, Universitas Kagoshima Jepang)