Nama : IKLIMATUL KAROMAH

NIM : 211820201002

PERKEMBANGAN SEL SURYA

Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya
(matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi
surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu
bara, dan minyak bumi. Teknik pemanfaatan energi surya mulai muncul pada tahun
1839, ditemukan oleh A.C.Becquerel. Ia menggunakan kristal silikon untuk
mengkonversi radiasi matahari, namun sampai tahun 1955 metode itu belum banyak
dikembangkan. Selama kurun waktu lebih dari satu abad itu, sumber energi yang
banyak digunakan adalah minyak bumi dan batu bara. Upaya pengembangan kembali
cara memanfaatkan energi surya baru muncul lagi pada tahun 1958. Sel silikon yang
dipergunakan untuk mengubah energi surya menjadi sumber daya mulai
diperhitungkan sebagai metode baru, karena dapat digunakan sebagai sumber daya
bagi satelit angkasa luar.
Generasi pertama yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti adalah
teknologi yang menggunakan bahan silikon kristal tunggal. Teknologi ini dalam
mampu menghasilkan sel surya dengan efisiensi yang sangat tinggi. Masalah terbesar
yang dihadapi dalam pengembangan silikon kristal tunggal ini adalah bahwa untuk
dapat diproduksi secara komersial sel surya ini harganya sangat mahal sehingga
membuat solar sel panel yang dihasilkan menjadi tidak efisien sebagai sumber energi
alternatif. Teknologi yang kedua adalah dengan menggunakan wafer silikon poli
kristal. Saat ini, hampir sebagian besar panel solar sel yang beredar di pasar komersial
berasal dari screen printing jenis silikon poli kristal ini. Wafer silikon poli kristal
dibuat dengan teknologi casting berupa balok silikon dan dipotong-potong dengan
metode wire-sawing menjadi kepingan (wafer), denagn ketebalan sekitar 250–350
micrometer. Dengan teknologi ini bisa diperoleh sel surya lebih murah meskipun
tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal.
 Generasi kedua adalah sel surya yang dibuat dengan teknologi lapisan tipis (thin
film). Teknologi pembuatan sel surya dengan lapisan tipis ini dimaksudkan untuk
mengurangi biaya pembuatan solar sel mengingat teknologi ini hanya menggunakan
kurang dari 1% dari bahan baku silikon jika dibandingkan dengan bahan baku untuk
tipe silikon wafer. Metode yang paling sering dipakai dalam pembuatan silikon jenis
lapisan tipis ini adalah dengan Plasma-enhanced chemical vapor deposition (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).

Pada generasi ketiga merupakan teknologi pembuatan sel surya dari bahan
polimer atau disebut juga dengan sel surya organik dan sel surya foto elektrokimia.
Sel Surya organic dibuat dari bahan semikonduktor organik seperti polyphenylene
vinylene dan fullerene.Pada solar sel generasi ketiga ini photon yang datang tidak
harus menghasilkan pasangan muatan seperti halnya pada teknologi sebelumnya
melainkan membangkitkan exciton. Exciton inilah yang kemudian berdifusi pada dua
permukaan bahan konduktor (yang biasanya di rekatkan dengan organik
semikonduktor berada di antara dua keping konduktor) untuk menghasilkan pasangan
muatan dan akhirnya menghasilkan efek arus foto (photocurrent). Sedangkan sel
surya photokimia merupakan jenis sel surya exciton yang terdiri dari sebuah lapisan
partikel nano (biasanya titanium dioksida) yang di endapkan dalam sebuah perendam
(dye). Teknologi ini pertama kali diperkenalkan oleh Profesor Graetzel pada tahun
1991 sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan Graetzel sel atau dye-
sensitized solar cells (DSSC).

Berikut penjelasan terkait tipe-tipe sel surya pada setiap generasi:

1. Polycristaline Silicon
Polycrystaline silicon merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal
acak. Jenis ini terbuat dari beberapa batang kristal silikon yang dilebur / dicairkan
kemudian dituangkan dalam cetakan yang berbentuk persegi. Polycrystal silicon ini
diperkenalkan ke pasaran pada tahun 1981. Polycrystalline tidak memerlukan proses
Czochralski. Proses Czochralski yaitu adalah proses pemurnian suatu bahan dengan
cara pengkristalan, bahan yang akan di kristalkan dimasukan ke dalam tempat yang
sulit bereaksi dengan zat lain seperti quartz dan gas mulia argon.
Silicon polycrystalline yang juga dikenal sebagai polysilicon (p-Si) dan multi-
kristal silikon (mc-Si), diperkenalkan ke pasar pada tahun 1981. Tidak seperti panel
surya berbasis monocrystalline, panel surya polycrystalline tidak membutuhkan
proses Czochralski. Silikon mentah dilebur dan dituangkan ke dalam cetakan persegi,
yang didinginkan dan dipotong menjadi wafer persegi.
Keunggulan:
- Proses yang digunakan untuk membuat silikon polycrystalline lebih sederhana
dan lebih murah. Jumlah limbah silikon yang dihasilkan juga lebih sedikit
dibandingkan dengan monocrystalline.
- Panel surya polycrystalline cenderung memiliki toleransi panas sedikit lebih
rendah daripada panel surya monocrystalline
Kekurangan:
- Efisiensi panel surya berbasis polycystalline biasanya 13-16%. Karena
kemurnian silikon yang lebih rendah, panel surya polycystalline tidak
seefisien panel surya monocrystalline.
- Efisiensi ruang lebih baik, biasanya membutuhkan permukaan yang lebih
besar untuk menghasilkan daya listrik yang sama seperti panel surya yang
terbuat dari silikon monocrystalline
 - Panel surya monocrystalline cenderung tampil lebih estetis karena memiliki
tampilan yang lebih seragam dibandingkan dengan warna biru polycystalline
yang berbintik-bintik.

2. Monocrystaline Silicon
Mono (Mono-crystalline) merupakan panel surya yang paling efisien yang
dihasilkan dengan teknologi terkini & menghasilkan daya listrik tinggi. Sel surya
mono- crystalline dibuat menggunakan crystall silicon murni yang sudah melalui
proses Czochralski yang hasilnya adalah Ingot. Ingot kemudian diiris tipis – tipis.
Sehingga akan berbentuk bundar/lingkaran, bentuk tersebut merupakan hasil dari
proses Czochralski.
Sel-sel surya Monocrystalline juga dikenal sebagai sel-sel kristal tunggal.
Monocrystalline sangat mudah diidentifikasi karena berwarna hitam pekat. Sel
monocrystalline terbuat dari bentuk silikon yang sangat murni, membuatnya menjadi
bahan paling efisien untuk konversi sinar matahari menjadi energi. Pembuatan sel
panel monocrystaline yaitu dengan cara sel dibentuk menjadi bar dan dipotong
menjadi wafer.
Keunggulan:
- Monocrystalline memiliki tingkat efisiensi tertinggi pada 15-20%
- Monocrystalline membutuhkan lebih sedikit ruang dibandingkan dengan jenis
lain karena efisiensi yang tinggi
- Monocrystalline lebih baik dari polycristalline pada saat cuaca mendung,
membuat sel jenis ini ideal untuk daerah yang sering dilanda hujan
Kelemahan:
- Monocrystalline merupakan sel surya paling mahal di pasar, jadi tidak masuk
dalam anggaran semua orang
- Tingkat kinerja cenderung menurun saat peningkatan suhu ekstrem. Namun,
itu adalah kerugian kecil bila dibandingkan dengan jenis sel surya lainnya
- Terdapat banyak limbah ketika sel silikon dipotong selama pembuatan

3. Thin Film Solar Cell

Thin Film Solar Cell, Merupakan panel surya yang terdiri dari dua lapisan yang
dibuat dengan menambahkan satu atau lebih lapisan tipis, atau Thin Film bahan
photovoltaic ke dalam substrate seperti kaca, plastik atau metal. Beberapa Thin Film
Photovoltaic (TFPV) yang di komersial menggunakan campuran teknologi Cadmium
Telluride (CdTe), Copper Indium Gallium Diselenide (CIGS), dan Amorphous
Silicone dan thin-film silicon (a-Si, TF-Si).
Keunggulan:
- Jenis sel surya ini mempunyai kerapatan atom yang rendah, sehingga mudah
dibentuk dan dikembangkan ke berbagai macam ukuran dan potongan sul
surya ini dapat diproduksi dengan biaya yang lebih murah.
- Thin Film Triple Junction PV (dengan tiga lapisan) yang merupakan inovasi
baru dapat berfungsi sangat efisien dalam udara yang sangat berawan dan
dapat menghasilkan daya listrik sampai 45% lebih tinggi dari panel jenis lain
Kekurangan :
- Dengan struktur lapisan tipis mikrokristal-silicon dan amorphous dengan
efisiensi modul hingga 8.5% daya yang dihasilkan lebih besar daripada
monokristal & polykristal
- Kurangnya ketersediaan bahan Tellerium untuk pembuatan tipe sel surya
CdTe

Sumber: https://lakonetf.wordpress.com/2016/04/22/jenis-sistem-konversi-energi-baru-dan-terbarukan/

4. Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC)

DSSC merupakan pengembangan atau modifikasi dari sel surya fotoelektrokimia
dengan sistem yang baru. Sel surya fotoelektrokimia menggunakan efek fotovoltaik
untuk menghasilkan listrik, dimana efek fotovoltaik tersebut didasarkan pada
persambungan antara bahan semikonduktor dengan cairan elektrolit yang
mengandung pasangan reduksi dan oksidasi. Sistem baru dari DSSC 8 ini adalah
adanya dye atau zat warna sebagai sensitizer (membuat sel surya menjadi peka
terhadap cahaya) untuk menyerap cahaya dan menginjeksikan elektron pada bahan
semikonduktor.
Struktur pada Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC) tersusun dari 5 bahan utama
yaitu: (1) substrat yang dilapisi oksida transparan konduktif; (2) Film tipis
semikonduktor; (3) zat pemeka yang teradsorbsi pada permukaan film tipis
semikonduktor; (4) elektrolit yang berisi pasangan redoks; (5) elektroda counter yang
memiliki sifat elektrokatalitik sebagai tempat regenerasi elektron. Semua bahan
tersebut disusun secara berlapis atau berbentuk sandwitch dimana dua elektroda yaitu
lapisan semikonduktor yang berperan sebagai elektroda mengapit elektrolit hingga
membentuk sistem fotofoltaik

Kaca konduktif transparan merupakan tempat melekatnya material DSSC. Biasa pula
disebut substrat. Substrat yang digunakan pada umumnya adalah kaca yang berlapis
TCO agar dapat menghantar listrik. Oksida yang umum digunakan antara lain AZO
(Aluminium-doped Zinc Oxide), FTO (Fluorine-doped Tin Oxide), ATO (antimony-
doped tin oxide) dan ITO (Indium-doped Tin Oxide). Sifat penghantar listrik dari kaca
kemudian dipergunakan untuk menghantarkan elektron menuju sirkuit dan kembali
ke sel surya karena didalam logam juga ada elektron lepas. Bahan semikonduktor
yang paling sering digunakan adalah TiO2 yang memiliki sifat stabil, murah dan
tersedia banyak di pasaran, tidak beracun, ramah lingkungan dan memberikan
konversi efisiensi daya tertinggi dibanding bahan semikonduktor yang lain.

Karakteristik I-V:
Daya listrik yang dihasilkan sel surya ketika mendapat cahaya diperoleh dari
kemampuan perangkat sel surya tersebut untuk memproduksi tegangan ketika diberi
beban dan arus melalui beban pada waktu yang sama. Ditunjukkan pada gambar
berikut:
Gambar tersebut menunjukkan tegangan open-circuit (Voc), Arus short circuit (Isc),
Maximum Power Point (MPP), tegangan dan arus pada MPP (VMPP dan IMPP).
Ketika sel dalam kondisi short circuit, arus short circuit (Isc) dihasilkan, sedangkan
pada kondisi open circuit tidak ada arus yang dapat mengalir sehingga tergangannya
maksimum, disebut tegangan open-circuit (Voc). Karaktersitik penting lainnya dari
sel surya yaitu Fill factor (FF) untuk kerja sel surya adalah faktor pengisian, Fill
factor sel surya merupakan besaran tak berdimensi yang menyatakan perbandingan
daya maksimum yang dihasilkan sel surya terhadap perkalian antara V oc dan Isc,
menurut persamaan dibawah ini:
 Energi surya merupakan salah satu energi yang sedang giat dikembangkan saat
ini oleh Pemerintah Indonesia karena sebagai negara tropis, Indonesia memiliki
potensi energi surya yang besar. Menurut Yandri (2012), data penyinaran matahari
yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat
diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut:
1. Kawasan Barat Indonesia (KBI) dengan distribusi penyinaran sekitar 4,5
kWh/m2 /hari dengan variasi bulanan 10%
2. Kawasan Timur Indonesia (KTI) dengan distribusi penyinaran sekitar 5,1
kWh/m2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 9%.
Pada umumnya, modul fotovoltaik dipasarkan dengan kapasitas 50 Watt-peak
(Wp) dan kelipatannya. Unit satuan Watt-peak adalah satuan daya (Watt) yang dapat
dibangkitkan oleh modul fotovoltaik dalam keadaan standar uji (Standard Test
Condition–STC). Efisiensi pembangkitan energi listrik yang dihasilkan modul
fotovoltaik pada skala komersial saat ini adalah 14 – 15%.
Komponen utama suatu Sistem Energi Surya Fotovoltaik (SESF) adalah:
1. Sel fotovolatik yang mengubah radiasi matahari menjadi listrik secara
langsung. Produk akhir dari modul fotovoltaik menyerupai bentuk lembaran
kaca dengan ketebalan 6 – 8 mm
2. Balance of System (BOS) yang meliputi controller, inverter, kerangka modul
peralatan listrik, seperti kabel dan stop kontak
3. Unit penyimpan energi (baterai)
4. Peralatan penunjang lainnya, seperti inverter untuk pompa, sistem terpusat
dan sistem hybrid