Sel surya,atau yang juga sering disebut sel photovoltaic pertama kali menjadi bahasan publik pada awal abad 19.Sel surya adalah perangkat semikonduktor yang dengan hadirnya cahaya matahari mampu menghasilkan energi listrik.Pertama kali dapat dijelaskan secara ilmiah berdasarkan hipotesa quantum cahaya yang dikeluarkan Einstein pada tahun 1905.Menurut penuturan Einstein,selain memiliki karakteristik gelombang,cahaya matahari juga terdiri dari kumpulan photon-photon yang memiliki energi.
Sehingga,apabila cahaya matahari mengenai sel surya maka energi yang dimiliki photon akan diserap oleh molekul di dalam sel surya dan kemudian energi cahaya tersebut dirubah menjadi energi listrik.Dalam proses perubahan energi ini,semikonduktor adalah tokoh kunci yang berperan sehingga sel surya dapat menjalankan fungsinya dengan baik.
Hipotesa Einstein tidak semata-mata dengan mudah diterima khalayak ilmuwan pada saat itu.Buktinya,dihitung semenjak hipotesa Einstein berhasil menemukan fenomena photovoltaic hampir satu abad lamanya barulah teori tersebut dikembangkan secara pesat.
Bagi manusia terutama para ilmuwan,tentunya ibarat gayung bersambut.Di tengah krisis energi,di saat efek pemanasan global yang kian mengkhawatirkan,olah pikir para ilmuwan diarahkan untuk memikirkan pemanfaatan energi matahari yang sangat sangat luar biasa.Bayangkan saja,Energi cahaya matahari yang sampai ke atas bumi ini dalam selang waktu satu jam jumlahnya sama dengan energi yang dikonsumsi oleh umat manusia diseluruh dunia dalam waktu kurang lebih satu tahun.Untuk mencukupi kebutuhan energi dunia tentunya cahaya matahari adalah tunas harapan baru yang akan menjadi ladang baru peneletian para ilmuan. Sel surya,sebagai salah satu perangkat penghasil listrik,bila dibandingkan dengan penghasil listrik yang lain seperti minyak bumi dan batu bara,pengeluaran gas karbondioksidanya sangat sedikit.Selain itu juga tidak membutuhkan bahan bakar lain,air pendinginpun tidak diperlukan,tidak menghasilkan polusi suara seperti layaknya mesin penghasil listrik yang lain,cara mendapatkan sumber energinya begitu mudah,murah meriah dan juga mudah untuk membuatnya.Dari beberapa kelebihannya tersebut,sel surya bisa diletakkan di manapun,dari halaman rumah di perkotaan hingga gurun pasir nan luas.
Seiring dengan banyaknya penelitian tentang sel surya,makin banyak pula jenis-jenis sel surya bermunculan dengan ciri khas dan efisiensi yang berbeda-beda.Ada jenis sel surya yang memanfaatkan Kristal silikon sebagai semikonduktornya,ada juga sel surya HIT(Heterojunction with Intrinstic Thin-Layer),jenis CIGS(tersusun dari tembaga,indium,gallium dan serenium),dan lain sebagainya.
Dari sekian banyak jenis sel surya,yang paling menarik perhatian saya adalah jenis Dye-sensitized Solar cells(Sel surya yang menggunakan zat warna).
Di bandingkan jenis sel surya yang lain,jenis yang satu ini tergolong paling murah bahannya,juga paling mudah untuk memproduksinya.Secara ilmiahnya,jenis sel surya yang satu ini memanfaatkan senyawa titania dioksida sebagai semikonduktor yang berperan penting dalam perubahan energi cahaya menjadi energi listrik.Dan molekul yang digunakan untuk menyerap energi cahaya adalah zat warna.Secara umum,segala jenis zat warna dapat digunakan untuk menyerap energi matahari,namun tentunya setiap zat warna memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam menyerap energi matahari tersebut.Dalam banyak penelitian,zat warna yang sering digunakan adalah jenis pewarna Ruthenium,florescein,eosin Y,dan juga black dye.Perangkaian sel surya jenis ini sangat mudah,untuk membuat satu rangkaian sederhananya hanya dibutuhkan dua potong kecil kaca yang salah satu permukaannya dapat mengalirkan listrik,pada umumnya menggunakan kaca tipis yang sudah terlapisi ITO(Indium Tin Oxide).Salah satu kacanya dilapisi dengan cairan titania dioxide yang sudah dicampur dengan HNO3,ethanol dan air dengan takaran tertentu.Kaca itu dilapisi dengan proses yang disebut dip coating.Kemudian zat warna yang juga sudah dilarutkan dilapiskan ke permukaan kaca yang sudah dilapisi titania dioksida yang sudah dipanaskan selama 30 menit dalam suhu 500 derajat.Setelah selesai kemudian dikeringkan beberapa saat lamanya,sementara itu di permukaan kaca yang satu lagi,dengan proses coating menggunakan alat khusus,platina dilapiskan di permukaan tersebut yang fungsinya untuk dijadikan sebagai elektroda.Proses terakhir sebelum perangakaian sel surya ini adalah pembuatan larutan elektrolite.Sebagai elektrolite yang digunakan adalah Iodine.Setelah lengkap,maka sel surya pun akan terangkai dengan mudah,hanya dengan menempelkan masing-masing permukaan kaca yang sudah dilapisi zat warna dan platina kemudian dicelupkan ke dalam elektrolite.Dengan memakai kabel positif negative yang disambungkan ke amperemeter maka rangkaian sel surya sebagai alat percobaan sudah rampung.Begitu sederhana khan.
Jika cahaya dikenakan ke dalam rangkaian tadi dapat dipastikan jarum pada amperemeter akan bergerak,itu menandakan rangkaian sel surya yang sudah dibuat dapat mengahasilkan arus listrik.
Untuk menunjukkan kualitas perangkat sel surya,sebagai acuan umumnya adalah dilihat dari efisiensinya saat menghasilkan energi listrik.
Saat ini,efisiensi tertinggi jenis sel surya menggunakan zat warna yang diumukan publik ilmuwan jepang hanya berkisar 11% dengan black dye sebagai zat warnanya.
Untuk kedepanpun peneleitian sel surya secara umum maupun jenis dye-sensitized solar cells tentunya akan terus menjadi perhatian para ilmuwan di seluruh penjuru dunia.
Referensi:
1. Tokoton yasashi Taiyou Denchi no hon,NDC 549 B&T books.
2. Kankyou Chouwagata Shinzairyou series,Taiyou denchi zairyou,Nihon Seramikkusu kyoukai.
image 1 www.barden-uk.com/
image 2www.postech.ac.kr/
Nice article...
ReplyDelete