Nama dan panas dari matahari. Energi ini dapat

Nama : Ni
Luh Putri Rahayu

 NIM :
                    1708521015

   Nama
Ilmiah :                 Joule

Kelompok :                              2

 

Aplikasi Ilmu Fisika Dalam Energi Surya

 

Akhir – akhir ini, pemanfaatan energy listrik
atau listrik sangat dibutuhkan dan menjadi hal wajib dalam kehidupan umat manusia.
Rasanya, jika tanpa adanya listrik, hampir seluruh kegiatan manusia tidak akan berjalan
dengan lancar. Akan tetapi, penggunaan energy listrik yang menggunakan bahan bakar
fossil atau yang hanya memanfaatkan listrik yang disalurkan oleh perusahaan listrik
akan membuat semua orang menjadi ketergantungan dan bila terjadi mati listrik akan
merugikan masyarakat. Oleh karena itu, ada baiknya untuk memanfaatkan energy alam
untuk menghasilkan listrik, salah satunya matahari. Matahari mampu membantu umat
manusia menghasilkan energy listrik melalui berbagai macam alat yang mendukung,
yang disebut dengan panel surya. Maka, matahari dapat dikatakan energy surya karena
mampu menghasilkan energy listrik.

Energi surya
adalah energi yang berupa sinar dan panas dari matahari.
Energi ini dapat dimanfaatkan dengan menggunakan serangkaian teknologi energy
surya. eknologi energi surya secara umum dikategorikan menjadi dua kelompok,
yakni teknologi pemanfaatan pasif dan teknologi pemanfaatan aktif.
Pengelompokan ini tergantung pada proses penyerapan, pengubahan, dan penyaluran
energi surya. Contoh pemanfaatan energi surya secara aktif adalah penggunaan
panel fotovoltaik dan panel penyerap panas. Contoh pemanfaatan energi surya
secara pasif meliputi mengarahkan bangunan ke arah matahari, memilih bangunan
dengan massa termal atau kemampuan dispersi cahaya yang baik, dan merancang
ruangan dengan sirkulasi udara alami. Energi surya atau matahari telah
dimanfaatkan di belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini
bisa berpotensi, mampu menyediakan kebutuhan energi dunia saat ini dalam waktu
yang lebih lama.  Negara kita mempunyai
berbagai macam sumber pembangkit daya, seperti air, uap, batu bara, dan minyak
bumi. Energi surya merupakan  radiasi dari matahari yang mampu menghasilkan
panas, yang menyebabkan reaksi kimia, atau pembangkit listrik. Matahari
merupakan sumber energi yang sangat kuat, dan sinar matahari adalah jauh sumber
terbesar energi yang diterima oleh Bumi, namun intensitasnya di permukaan bumi
sebenarnya cukup rendah. Ini pada dasarnya karena radial besar penyebaran
radiasi dari Matahari jauh. Sebuah kerugian tambahan yang relatif kecil karena
atmosfer bumi dan awan, yang menyerap atau menyebarkan sebanyak 54 persen dari
sinar matahari yang masuk. Sel srya juga perlu mendapatkan perlindungan dari
kelembaban dan kerusakan mekanis karena dapat merusak efisiensi panel surya
secara signifikan sehingga masa pakainya menjadi menurun dari yang diharapkan.

Secara sederhana, pembentukan gerak
listrik pada sebuah panel surya adalah

1.     
Foton dari cahaya matahari menumbuk
panel surya kemudian diserap oleh material semikonduktor seperti silicon

2.     
Electron terlempar keluar dari atomnya,
sehingga mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik.
Hole ( muatan positif ) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan electron

3.     
Gabungan beberapa sel surya mengubah
energy surya menjadi energy listrik.

Ketika foton diserap, electron diberikan
energy di lapisan Kristal. Electron ini biasanya terletak di pita valensi dan
terikat erat oleh atom tetangga sehingga tidak dapat bergerak jauh dengan
bebas. Keberadaan ikatan kovalen yang hilang menjadikan eketron yang terikat
pada atom meninggalkan lubang lainnya ( hole ). Jadi dapat dikatakan bahwa
foton foton yang diserap dalam semikonduktor membuat pasangan pasangan eketron
lubang yang dapat bergerak. 

Setiap segala sesuatu yang diciptakan,
memiliki tujuan yang berbeda beda, begitu pula dengan hal lainnya. Seperti
contohnya manfaat dan kerugian setiap hal yang diciptakan pasti memilikinya.
Berikut adalah manfaat dan kerugian dari panel surya

1.     
Manfaat Panel Surya

Ø  Energy
gratis ( terbaharukan dan tidak dapat habis )

Ø  Produksi
energy bersih

Ø  Mengurangi
ketergantungan

Ø  Sistem pembangkit listrik
tenaga surya ini tidak sama sekali menggunakan bahan
bakar apapun tapi murni memanfaatkan sinar matahari

Ø  Tidak menyebabkan timbulnya polusi udara atau pencemaran udara

Ø  Alat ini dapat digunakan dalam kurun waktu yang lama

Ø  Tidak memerlukan power supply listrik yang berjumlah besar
sehingga lebih ekonomis

Ø  Resiko tersetrum dan kebakaran sangat kecil

Ø  Panel surya bisa dijual ke PLN sesuai dengan kebijakan yang dibuat
oleh kantor PLN setempat

2.     
Kerugian panel surya

Ø  Investasi awal untuk
sistem pembangkit tenaga surya tidaklah sedikit jumlahnya

Ø  Alat panel surya memilik
baterai yang harus diganti selama 2 – 4 tahun sekali dan harus diperhatikan
tata letaknya juga

Ø  Alat ini sangatlah tidak
cocok untuk berbagai macam peralatan yang memerlukan daya yang besar

Ø  Membutukan banyak tempat
atau space untuk meletakan panel surya ini. Dengan kata lain panel surya ini
tidak efesien tempat

Ø  Biaya
awal yang tinggi dalam memulainya

Ø  Asupan
energy matahari akan berkurang juka mendung tau sinar tertutupi oleh rindangnay
pohon

Sel
surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction
antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan
atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar.  Semikonduktor
tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif)  sedangkan
semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur
atomnya.  Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan
mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan
material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk
mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor.
Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

 

Junction
antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron).
(Gambar : eere.energy.gov)

Peran
dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron
(dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik.
Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan
bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif
pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada
 semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka
terbentuk medan listrik yang mana  ketika cahaya matahari mengenai susuna
p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor
menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan
sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang,
seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.

Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction.
(Gambar : sun-nrg.org)

Setiap
suatu karya ilmiah, memiliki suatu kelebihan dan kekurangannya masing masing.
Maka dibutuhkan kesimpulan yang mampu menyimpulkan segala sesuatu yang sudah di
ciptakan. Mengenai panel surya, kesimulan yang dapat diambil adalah panel surya
adalah alah satu alat yang data digunakan untuk menghasilkan listrik. Panel
surya menggunakan energy matahari sebagai sumber utamanya. Dipilihnya sinar
matahari karena matahari merupakan sumber energy yang dapat diperbaharuan dan
terbarukan, sehingga persediannya tidak akan habis dan dapat dipakai setiap
saat. Dan energy matahari tidak menimbulkan kerugian yang begitu besar kepada
masyarakat karena sifatnya yang ramah lingkungan.

Dari
karya ilmiah yang sudah diciptakan, diharapkan segala pihak bersedia untuk
membantu menyempurnakan karya ilmiah yang dibentuk. Agar dapat mencapai target
sempurna. Saran dan kritikan sangat diperlukan dalam menciptakan suatu karya
ilmiah.