sel surya by darma_udayana

VIEWS: 670 PAGES: 19

									Membuat Sel Surya Sendiri? Bagian 1 :
Pengolahan Silikon
Terdapat beberapa pertanyaan dari banyak pengunjung yang sayangnya belum sempat
penulis respon. Banyak cara dan bentuk pertanyaannya, namun inti kesemuanya ialah
sami mawon. Pertanyaan yang pertama berkaitan dengan adanya kemungkinan membuat
atau merakit sel surya sendiri atau secara mandiri. Sedangkan pertanyaan kedua ialah
pemanfaatan bahan baku sekitar untuk dijadikan sel surya lebih khusus lagi untuk sel
surya jenis silikon yang saat ini merajai pasar sel surya. Nah, tulisan ini akan sedikit
mengupas dua pertanyaan tersebut dengan cara menggabung dua pertanyaan di atas
dalam dua artikel yang terpisah; bisakah kita membuat sel surya secara mandiri dengan
berbahan baku alam sekitar?

Penulis yakin manisnya janji dan indahnya mimpi yang ditawarkan oleh teklnologi sel
surya untuk menyediakan listrik dalam jangka panjang telah mengundang pemikiran-
pemikiran bahkan niatan untuk mengembangkan sel surya sendiri di tanah air. Bentuk
fisik sel surya yang terlihat amat sederhana, mudah dipasang dan cukup mudah dibawa ,
mengundang anggapan mudahnya membuat sel surya. Kemudian, setelah mengetahui
bahwa bahan dasar sel surya jenis silikon sejatinya ialah pasir atau tanah mengandung
silika yang banyak di jumpai di tanah air, bertambah lagi anggapan umum bahwa sel
surya sangat mungkin dikembangkan di tanah air yang jelas aroma bisnisnya akan cukup
menyengat di masa depan.

Seorang rekan pengunjung Blog ini menulis sebuah pertanyaan seperti di bawah.
Pertanyaan ini penulis ambil sebagai sebuah sampel dari beberapa pertanyaan serupa
sebelumnya dan artikel ini penulis persiapkan guna menjelaskan apa dan bagaimana
pengolahan silikon dari pasir silika itu, serta menimbang-nimbang apakah produksi
silikon untuk sel surya dapat kita lakukan atau tidak.

     Eric Berkata:
     September 12, 2008 pukul 5:16 pm

     Salam kenal Pak Adhi..

     Saya tertarik untuk memproduksi poli kristal ataupun mono krital silica.
     mengingat di tanah air terdapat banyak sekali pasir silika namun
     penggunaannya masih belum maksimal. Pertanyaan saya, apakah untuk
     mengkonversi silika dari alam menjadi poli/mono kristal memerlukan proses
     yg rumit? Dan berapakah kira2 biaya investasi yg dibutuhkan..

     Terima kasih..

Silikon terdapat banyak di bumi. Ia merupakan unsur kedua terbanyak di kulit bumi
setelah oksigen. Terdapat di alam dalam bentuk pasir silika atau yang dikenal juga degan
quartz dengan rumus kimia SiO2. Tanah dimana kita pijak pun mengandung silikon.
Sebagai contoh, di Indonesia penamnangan pasir silika ini dilakukan di Kalimantan
Tengah dan Jawa Tengah. Di pesisir pantai selatan Jawa juga diyakini memiliki
kandungan pasir silika. Silikon yang dipakai untuk keperluan semikonduktor dan sel
surya diambil dari hasil pemisahan Si dan O. Saat ini, penghasil silikon terbesar di dunia
ialah Cina, Amerika, Brazil, Norwegia dan Prancis. Cadangan sumber daya silika dan
ketersediaan tenaga listrik yang cukup besar menjadi alasan mengapa negara-negara di
atas memimpin dalam menghasilkan silikon.

Butuh listrik besar.

Tahap pertama pembuatan silikon dimulai dengan jalan memisahkan silikon dari SiO2.
Pemisahan ini dilakukan di dalam sebuah tanur (furnace) yang disuplai dengan listrik
berkekuatan tinggi. Skema tanur untuk pemisahan silikon dapat dilihat di bawah ini.




Gambar 1. Skema pemisahan/pembuatan silikon dari pasir silika. Diadaptasi dari sini.

Pasir silika dan karbon (C) secara bersamaan (gambar paling kiri) dimasukkan ke dalam
tanur yang dilengkapi dengan elektroda tempat arus listrik mengalir masuk (gambar
tengah). Silikon dipisahkan dengan jalan mereaksikan pasir silika dengan karbon pada
suhu tinggi, yakni di atas 1900 hingga 2100 derajat celcius. Hal ini mengingat baik pasir
maupun karbon merupakan dua zat padat yang mana reaksi akan berlangsung hanya pada
saat mereka melebur/mencair/meleleh, ditambah lagi dengan titik leleh pasir silika yang
di atas 1800 derajat Celcius. (Reaksi kimia tidak disertakan).
Tingginya suhu proses pemisahan silikon dari pasir silika membawa konsekuensi
tingginya konsumsi listrik yang mutlak digunakan. Mengapa musti dengan listrik dan
bukan dengan pembakaran? Pembakaran manapun tidak akan mampu mencapai suhu
proses yang diperlukan untuk mereaksikan pasir silika dengan karbon, sehingga hanya
dengan jalan mengalirkan aurs listrik besar-lah suhu proses ideal mampu dicapai.

Tercatat sekitar 10 hingga 30 MW (MegaWatt) listrik dibutuhkan dalam proses ini
tergantung dari seberapa besar tanur yang dipakai. Tidak heran jika hanya negara-negara
yang memiliki sumber daya listrik melimpah dan bersumber dari PLTN atau lainnya-lah
yang dapat secara ekonomis memisahkan silikon dari pasir silika karena tenaga listrik
yang dibutuhkan dalam proses ini sangatlah besar; sekitar sepersepuluh listrik yang
dihasilkan oleh PLTU Muara Karang (300 MW) habis hanya untuk proses ini.




Gambar 2. PLTU Muara Karang. Sepersepuluh dari kapasitasnya yang 300 MW itu
dibutuhkan untuk memisahkan silikon dari pasir silika.

Silikon yang dihasilkan dari pemisahan Si dan O pada pasir silika perlu dimurnikan
kembali untuk mencapai kadar kemurnian silikon di atas 99%. Ada dua tahapan untuk
memurnikan silikon hasil pemisahan pasir silika. Tahap pertama, silikon hasil pemisahan
masih memiliki „pengotor“ berupa besi (Fe), aluminium (Al), kalsium (Ca) titanium (Ti)
dan karbon (C) yang harus dikeluarkan. Tahapan ini dilakukan pada proses pemurnian
persis setelah leburan silikon keluar dari tanur (Gambar kiri tengah). Proses ini
melibatkan gas oksidatif yang dilakukan pada suhu 1700 derajat Celcius. Listrik berdaya
besar masih diperlukan di tahap ini. Sampai tahapan ini, silikon yang dihasilkan disebut
dengan metallurgical grade silicon dengan kadar pengotor dalam satuan bagian per sejuta
(ppm, parts per million) yang sejatinya sudah cukup untuk dipergunakan untuk banyak
keperluan.

Tahapan berikutnya, ialah persiapan dan pemurnian silikon untuk bahan dasar sel surya
maupun semikonduktor atau yang disebut dengan semiconductor grade silicon. Tahap ini
dilakukan di tempat lain yang terpisah dari proses pemisahan silikon. Untuk diketahui,
silikon untuk keperluan semikonduktor membutuhkan kadar kemurnian yang sangat
sangat tinggi yang berbeda dari metallurgical grade silicon. Di dunia semikonduktor,
dikenal dengan „eleven-nine“ atau 11 angka 9 yang menyatakan kadar kemurnian silikon
dalam persen; 99,999999999%. Silikon untuk keperluan semikonduktor harus memiliki
unsur pengotor dalam satuan bagian per semilyar (ppb, parts per billion) atau bagian per
setrilyun (ppt, parts per trillion). Sederhana saja, jika kadar kemurnian silikon di bawah
nilai nominal tersebut, dapat dijamin bahwa sebuah prosesor atau memori komputer atau
sel surya tidak dapat berjalan dengan baik.

Pemurnian silikon untuk keperluan sel surya maupun semikonduktor lain dilakukan
dalam bentuk gas melalui proses yang disebut dengan proses Siemens. Silikon dari tahap
pemurnian pertama (metallurgical grade silicon) direaksikan dengan gas asam klorida
(HCl) untuk membuat gas silikon klorida. Proses reaksi ini dilakukan pada suhu 350
derajat Celcius.

Silikon klorida kemudian dimasukkan ke dalam reaktor Siemens (gambar di bawah)
bersama-sama dengan gas hydrogen. Di dalam reaktor Siemens terdapat batangan umpan
silikon (silicon feed rod) berbentuk U terbalik yang dipanaskan pada suhu 1100 derajat
Celcius dan pendingin. Silikon klorida mengalami reaksi dekomposisi atau reaksi
penguraian menjadi silikon pada permukaan batangan umpan silikon, dan silikon hasil
penguraian ini menempel dan terendap di batangan tersebut. Semakin lama proses,
semakin banyak silikon yang mengendap yang kemudian membesar menjadi silikon
dengan kadar kemurnian 11 angka 9 di atas (reaksi kimia tidak disertakan).




Gambar 3. Skema diagram proses dan reaktor Siemens untuk memurnikan silikon.
Diadaptasi dari sini.

Sampai di sini, silikon sudah memiliki kemurnian yang dapat dimanfaatkan untuk
keperluan sel surya.
Silikon untuk sel surya

Sel surya dibuat dari silikon yang berbentuk bujur sangkar pipih dengan ukuran 5 x 5 cm
atau 10 x 10 cm persegi. Ketebalan silikon ini sekitar 2 mm. Lempengan bujur sangkar
pipih ini disebut dengan wafer silikon untuk sel surya. Bentuk wafer silikon sel surya
berbeda dengan wafer silikon untuk semikonduktor lain (chip, prosesor komputer, RAM
memori) yang berbentuk bundar pipih meski memiliki ketebalan yang sama (lihat gambar
bawah).




Gambar 4. Wafer silikon untuk keperluan elektronika (bundar pipih) dan sel surya
(persegi berwarna biru).

Wafer silikon ini dibuat melalui proses pembuatan wafer silikon dengan memanfaatkan
silikon berkadar kemurnian tinggi sebelumnya (semiconductor grade silicon). Secara
ringkas, penulis paparkan beberapa cara membuat wafer silikon untuk keperluan sel
surya.

1. Wafer silikon jenis monokristal.

Mono kristal di sini berarti silikon tersebut tersusun atas satu kristal saja. Sedangkan jenis
lain ialah wafer silikon polikristal yang terdiri atas banyak krstal. Wafer silikon
monokristal dibuat melalui proses Czochralski (Cz) yang merupakan jantung dari proses
pembuatan wafer silikon untuk semikonduktor pula. Prosesnya melibatkan peleburan
silikon semiconductor grade, diikuti dengan pemasukan batang umpan silikon ke dalam
leburan silikon. Ketika batang umpan ini ditarik perlahan dari leburan silikon, maka
secara otomatis silikon dari leburan akan mennempel di batang umpan dan membeku
sebagai satu kristal besar silikon. Suhu proses berkisar antara 1000-1200 derajat Celsius,
yakni suhu di mana silikon dapat melebur/meleleh/mencair. Silikon yang telah membeku
ini akhirnya dipotong-potong menghasilkan wafer dengan ketebalan sekitar 2 milimeter.
Gambar 5. Skema proses Cz untuk membuat wafer silikon. (Atas) Reaktor tempat
pembuatan wafer slikon, (Tengah atas) Keadaan silikon yang tengat ditarik oleh batang
pengumpan. Perhatikan warna silikon yang berpijar tanda masih dalam keadaan setengah
cair/lelehan. (Tengah bawah) Ruangan pabrik pembuatan wafer silikon yang selalu
terjaga kebersihannya dan seragam yang selalu dipakai pekerjanya. (Bawah) Wafer
silikon yang dihasilkan (diameter 20-40 cm panjang bisa mencapai 1-2 m). Diadaptasi
dari sini dan sini dan sini.
Gambar 6. Sel surya yang menggunakan bahan dasar silikon monokristal. Perhatikan
warna biru yang homogen pada sel surya tersebut.

2. Wafer silikon jenis polikristal.

Wafer silikon monokristal relatif jauh lebih sulit dibuat dan lebih mahal. Silikon
monokristal inilah yang digunakan untuk bahan dasar semikonduktor pada mikrochip,
prosesor, transistor, memori dan sebagainya. Keadaannya yang monokristal
(mengandung hanya satu kristal tunggal) membuat silikon monokristal nyaris tanpa cacat
dan sangat baik tingkat hantar listrik dan panasnya. Sel surya akan bekerja dengan sangat
baik dengan tingkat efisiensi yang tinggi jika menggunakan silikon jenis ini.

Namun demikian, perlu diingat bahwa isu besar sel surya ialah bagaimana menurunkan
harga yang masih jauh dari jangkauan masyarakat. Penggunaan silikon monokristal jelas
akan melonjakkan harga sel surya yang akhirnya justru kontraprduktif. Komunitas
industri dan peneliti sel surya akhirnya berpaling ke jenis silikon yang lain yang lebih
murah, lebih mudah dibuat, meski agak sedikit mengorbankan tingkat efisiensinya. Saat
ini, baik silikon monokristal maupun polikristal sama sama banyak digunakan oleh
masyarakat.
Gambar 7. (Atas) Salah satu contoh aktifitas peleburan material (logam, slikon, dll.)
(Bawah) Sel surya berbahan baku silikon polikristal. Perhatikan warna terang gelap pada
sel surya yang menandakan kristal kristal yang berbeda arah dan besarnya.

Pembuatan silikon polikristal pada intinya sama dengan mengecor logam (lihat Gambar
di bawah). Semiconductor grade silicon dimasukkan ke dalam sebuah tungku atau tanur
bersuhu tinggi hingga melebur/meleleh. Leburan silikon ini akhirnya dimasukkan ke
dalam cetakan cor dan selanjutnya dibiarkan membeku. Persis seperti pengecoran besi,
aluminium, tembaga maupun logam lainnya. Silikon yang beku kemudian dipotong-
potong menjadi berukuran 5 x 5 atau 10 x 10 cm persegi dengan ketebalan kira-kira 2
mm untuk digunakan sebagai sel surya. Proses pembuatan silikon polikristal dengan cara
ini merupakan proses yang paling banyak dilakukan karena sangat efektif baik dari segi
ekonomis maupun teknis.
Secara umum, proses pembuatan sel surya mulai dari dari silikon dapat dilihat pada
gambar di bawah ini. Proses pembuatan sel surya sendiri telah diterangkan sebelumnya.




Perbandingan dengan industri besi dan baja

Sebagai penutup artikel ini, penulis mecoba membandingkan industri pengolahan silikon
dengan industrui besi dan baja di tanah air. Sebagaimana kita ketahui, industri besi dan
baja kita mengandalkan bahan baku dalam negeri dengan salah satu yang terbesar ialah
PT Krakatau Steel (PT KS). Penulis pernah berkunjung ke PT KS beberapa tahun lalu
dan melihat sendiri fasilitas yang dimilikinya, termasuk pelabuhan sendiri serta (kalau
tidak salah) pembangkit listrik sendiri atau disuplai dari pembangkt listrik terdekat.

Industri pengolahan silikon hingga siap pakai untuk sel surya penulis ibaratkan sama
dengan industri baja, baik dari segi kerumitan maupun investasinya. Besi mudah ditemui,
diolah bahkan dijadikan kerajinan. Sudah banyak industri kecil kita yang mampu
membuat sendiri alat alat dari besi maupun baja. Namun demikian, ketika hendak
berbicara mengenai produksi massal yang memanfaatkan besi, maka pembuatan besi
maupun baja sudah melibatkan perhitungan untung rugi ekonomisnya sejak dari
penambangan bijih besi. Untuk dapat mengolah bijih besi menjadi besi, dibutuhkan
invetasi besar; penambangan bijih, pemisahan bijih, peleburan, pengolahan dan
sebagainya seperti apa yang dilakukan PT KS.

Sama dengan pengolahan silikon. Bahkan untuk hal ini, silikon membutuhkan investasi
yang lebih besar dari pembuatan besi dan baja mengingat ada komponen ekstra dalam
menjaga kebersihan dan ongkos energi yang sangat besar berbanding dengan hasil
produksi. Betul bahwa pasir silika banyak terdapat di tanah air, namun demikian, untuk
mengubahnya menjadi barang yang jauh berharga semisal semikonduktor atau sel surya,
sangat mustahil dilakukan oleh perorangan atau industri kecil-menengah. Hal ini bukan
hanya dikarenakan persoalan modal saja, melainkan secara ilmiah-alamiah, mengubah
pasir silika menjadi silikon saja tidak dapat dilakukan dengan cara sembarangan atau cara
yang disederhanakan.

Bidang ini harusnya diserahkan kepada pemerintah atau investor asing/besar yang
berminat bermain di penyediaan bahan baku dasar sel surya atau semikonduktor.

Bersambung ke Bagian 2.

http://energisurya.wordpress.com/2008/10/10/membuat-
sel-surya-sendiri-bagian-1-pengolahan-silikon/




Membuat Sel Surya Sendiri? Bagian 2 : Proses
Pembuatan Sel Surya
Secara singkat, proses pembuatan sel surya jenis silikon telah dipaparkan di Blog ini.
Hanya saja, yang penulis paparkan hanyalah prosesnya tanpa menuliskan secara rinci
sejauh apa konsep dan peralatan yang dibutuhkan, apalagi besar biaya investasinya. Sama
kasusnya dengan pengolahan pasir silika menjadi silikon, pembuatan sel surya ini
melibatkan aktifitas yang melibatkan proses high-technology, yakni nanoteknologi.

Artikel ini mencoba mengupas kemungkinan membuat sel surya secara mandiri seperti
yang sempat dilontarkan oleh rekan pengunjung Blog ini beberapa waktu lalu;

Makhfud berkata:
Juli 18, 2008 pukul 12:33 am

Saya ingin belajar cara membuat solar cell, ingin tahu brapa biaya yang di butuhkan
dalam membuat solar cell, serta cara pemasangannya, mohon bantuannya saya butuh
lebih banyak lagi artikel tentang solar cell.

Begini….

Pada dasarnya, pembuatan sel surya tidak ubahnya pembuatan microchip yang ada di
dalam peralatan elektronika semisal komputer, televisi maupun alat pemutar musik
digital MP3. Banyak teknologi yang dipakai oleh sel surya mengadopsi dan mengadaptasi
teknologi pembuatan microchip karena teknologi microchip sudah mapan jauh sebelum
booming sel surya yang baru muncul belakangan di akhir 1980-an.
Teknologi pembuatan microchip maupun sel surya sama-sama bersandar pada konsep
nanoteknologi. Yakni sebuah konsep revolusioner dalam merekayasa perilaku dan fungsi
sebuah sistem pada skala molekul atau skala nanometer (berdimensi ukuran se-per-milyar
meter). Sistem yang dimaksud ini dapat berupa molekul-molekul, ikatan kimia, hingga
atom-atom yang menyusun sebuah produk. Yang direkayasa ialah perilaku atom atau
molekul-molekulnya tadi dengan jalan menyesuaikan kondisi pembuatan atau lingkungan
molekul atau atom yang dimaksud.




Gambar 1. Sebuah gambaran konsep dari Nanoteknologi. Saking kecilnya produk
nanoteknologi, hingga seekor semut pun dapat turut membantu mengangkat sebuah
microchip.

Sebagai contoh nyata yang umum pada dunia akademik maupun industri mikrochip ialah,
kita dapat mengatur di mana sebuah molekul atau atom tersebut menempel di bagian
tertentu pada komponen microchip atau sel surya, atau “memrintahkan” ia berpindah dari
satu tempat ke tempat lain ketika arus listrik atau temperatur disesuaikan. Pengaturan
atau perekayasaan perilaku molekul atau atom ini sangat berguna untuk menyesuaikan
produk sebuah teknologi untuk keperluan sehari-hari. Hal ini terlihat jelas jika melihat
kegunaan komputer dewasa ini yang semakin cepat dan poweful justru ketika ukuran
prosesor-nya semakin kecil dan memori yang semakin padat. Atau kita melihat
bagaimana rekayasa molekul dapat menghasilkan tanaman yang mengasilkan buah dan
bibit yang berkualitas lebih unggul.
Gambar 2. Perbesaran dari bagian internal sebuah prosesor komputer/semikonduktor.

Yang kadang terlupakan, nanoteknologi tidak hanya menyentuh persoalan bagaimana
membuat, namun juga bagaimana menguji dan mengamatinya, yang jelas membutuhkan
alat yang sama-sama berangkat dari konsep yang sama dan dimensi ukuran yang sama.
Semisal, ketika ingin mengetahui sebuah produk apakah bagus atau tidak, maka perlu
melalui serentetan pengujian dan analisa yang berujung pada sebuah kesimpulan bagus
atau jeleknya sebuah produk. Jika produknya memiliki ukuran satu helai rambut dibelah
1000, maka alat penguji dan pengamatnya harus mampu menjejak dengan ketelitian
hingga sebesar itu pula.

Perlu penulis tegaskan, nenoteknologi ini ialah konsep yang sangat mahal, mahal dalam
arti kata sebenarnya. Sangat banyak prasyarat maupun biaya yang harus dipenuhi
sebelum memulai sebuah penelitian dalam skala nanoteknologi, apalagi untuk
membawanya ke arah komersialisasi yang melibatkan investasi yang tidak sedikit dan
kerumitan yang tinggi.

Ada syarat kebersihan ekstra jika kita hendak mengadopsi konsep nanoteknologi.
Semakin kecil sebuah produk, maka jika ada kotoran atau debu saja yang menempel pada
produk tersebut (yang notabene berukuran sama), maka produk nanoteknologi tersebut
tidak akan berfungsi dengan baik. Sehingga, salah satu investasi ekstra jika hendak
menekuni nanoteknologi ialah membangun fasilitas entah itu pabrik atau laboratorium
yang sangat-sangat bersih sesuai dengan standar yang berlaku, yang disebut dengan
Clean Room (lihat gambar 3 berikut).




Gambar 3. Situasi di sebuah Clean Room. Perhatikan baju khusus anti debu yang dipakai
para pekerja di sebuah Clean Room.

Standar pembuatan sel surya jenis silikon melalui beberapa proses implantasi
(pemasukan) atom-atom lain ke dalam material silikon yang melibatkan proses kimiawi
difusi gas pada temperatur di atas 800 derajat Celcius. Proses ini apabila tidak teliti akan
mengakibatkan kebocoran dan sangat berbahaya karena mempergunakan gas yang
beracun bagi kesehatan. Alat yang dipergunakan sendiri jelas harus mampu
membangkitkan, mengatur dan mempertahankan proses di dalam temperatur tinggi
tersebut. Pembuatan sel surya sendiri melalui beberapa tahap proses yang serupa dengan
proses implantasi ini dalam temperatur yang berbeda-beda. Jelas tidak boleh terdapat
adanya pengotor semacam debu yang ditolerir selama proses berlangsunng karena bila
ada, maka sel surya akan gagal total.

Sebenarnya. jika kita melihat alat dan proses yangterlibat dalam pembuatan sel surya
secara langsung, maka kesan angker dan sakralnya proses tersebut akan hilang dengan
sendirinya (lihat gambar 4 di bawah ini). Prosesnya melibatkan otomatisasi dan
komputerisasi. Alatnya sendiri terbungkus rapi di dalam sebuah lemari besi berjendela
kaca sehingga aman ketika dioperasikan. Hanya saja, untuk berinvestasi membeli,
mempergunakan serta merawat alat tersebut, biaya yang dikeluarkan sangatlah mahal
untuk ukuran kita sehingga mustahil bagi industri kecil apalagi perseorangan untuk
membuat sel surya sendiri. Terlebih dalam menyediakan gas khusus yang dibutuhkan
untuk implantasi atom yang tidak sembarangan dalam penanganannya.




Gambar 4. (Atas) Salah satu alat untuk melakukan proses difusi atom ke dalam silikon
yang mengandalkan plasma. (Bawah) Tipikal alat pembuatan sel surya yang telah
terintegrasi dan terkompuiterisasi

Kerumitan pembuatan sel surya ada pada tahap pengecekan efisiensi sel yang baru
dibuat. Memeriksa apakah sel surya itu dapat berfungsi dengan baik dan dengan efisiensi
yang baik membutuhkan peralatan tersendiri dan tidak sembarangan untuk sekedar
dirakit. Peralatan ini mensimulasikan besarnya energi cahaya matahari dan harus
dikalibrasi dengan standar tertentu. Simulasi ini harus mendekati kondisi sebenarnya
penyinaran cahaya matahari. Alat yang dperlukan untuk ini ialah solar simulator yakni
alat yang mensimulasikan energi cahaya matahari dan mengukur respon sel surya
terhadap cahaya matahari yang akhirnya menghitung efisiensi sel surya.




Gambar 5. (Atas) Prinsip kerja sebuah Solar Simulator, (Bawah) Solar simulator yang
dijual di pasaran.

Untuk meniru energi yang dipancarkan oleh matahari, Solar Simulator ini dilengkapi
dengan lampu yang berisi gas Xenon yang mampu memberikan kondisi yang nyaris
persis sama dengan matahari. Sel surya yang hendak diukur efisiensinya, diletakkan di
bagian yang telah ditentukan. Hasil akhir dari simulasi ini ialah berapa besar efisiensi dan
daya yang mampu dihasilkan oleh sebuah sel surya. Biasanya pengukuran ini dilakukan
pada tahap paling akhir pembuatan sel surya.

Apa yang dapat kita dilakukan?

Penulis melihat meski sel surya tidak dapat dikembangkan secara sembarangan, ada
beberapa hal yang perlu dicermati sebagai pintu masuk terlibatnya masyarakat kita turut
aktif mengembangkan sel surya. Penulis urutkan dari tingkatan paling ideal hingga yang
paling realistis untuk dilakukan.

1. Peleburan dan pembuatan wafer silikon

Kalau negara kita mengklaim memiliki kekayaan alam pasir silika yang dapat diolah
menjadi silikon, maka ini perlu dibuktikan dengan memproduksi sendiri silikon yang
diperlukan. Negara kita cukup mampu dalam mengolah bijih-bijih logam dan mustinya
mampu pula mengolah pasir silika menjadi bijih silikon. Namun, jika kemampuan
finansial maupun teknik bangsa kita masih kalah jauh dengan negara yang sudah maju
dalam pembuatan wafer silikon monokristal untuk semikonduktor, maka cukuplah
membidik pangsa pasar wafer silikon polikristal untuk sel surya yang level
pembuatannya relatif lebih mudah dilakukan.




Gambar 6. pasir silika, menunggu untuk diubah menjadi sel surya.

Sejatinya, industri wafer silikon ialah sebuah industri strategis berteknologi tinggi.
Posisinya sama dengan industri dirgantara, kapal laut maupun industri baja. Hal ini
berkaitan dengan peran vital silikon dalam industri elektronik. Tidak ada industri
elektronik manapun yang tidak membutuhkan silikon. Bila sebuah gedung dapat berdiri
tegak karena memanfaatkan baja dan pesawat dapat terbang karena menggunakan
aluminium, maka komputer dan alat elektronika lain dapat berfungsi karena adanya wafer
silikon ini.

Apabila negara kita dapat memiliki industrri strategis di bidang ini, maka kontribusi
Indonesia terhadap industri dunia menjadi sangat siginifikan. Sebagai contoh terdekat
dengan penulis saat ini, Korea Selatan saat ini menjadi pemimpin dalam bidang memori
RAM komputer dengan merek Samsung maupun Hynix. Meski demikian, merka tetap
bersikeras membuat wafer silikon sendiri demi mengurangi ketergantungan industri
memorinya dari wafer silikon buatan luar. Efek positif dari pembuatan wafer sendiri ialah
tingkat kecepatan suplai bahan baku wafer serta meningkatnya sisi konpetitif dan
ekonomis dari memori buatan Korea di pasar dunia.

2. Impor mesin-mesin pembuatan sel surya.

Langkah China dalam memasarkan sel surya di negaranya maupun di pasaran dunia
cukup menarik untuk dicermati. Industri-industri China tidak membuat material dasar
wafer silikon untuk sel surya karena mereka tahu investasinya akan sangat besar. Mereka
juga tidak memiliki kemampuan dalam membuat mesin-mesin yang dipergunakan
pabrik-pabrik mereka untuk membuat sel surya dalam skala besar.




Gambar 7. Mesin pembuat sel surya yang telah terintegrasi. Perlu ada investasi untuk
membelinya dari luar negeri.

Hanya saja, strategi mereka ialah, mengimpor mesin-mesin pabrik dari Jerman sebagai
bahagian dari investasi, serta mengimpor material silikon khusus untuk sel surya dari
negaa-negara lain semisal, Jerman, Jepang dan Korea Selatan. Keunggulan komparatif
upah pekerja yang murah, membuat sel-sel surya made in China saat ini bersaing di
pasaran sel surya Eropa selain menjadi tuan rumah di negara sendiri tentunya. Hal ini
penulis saksikan sendiri dalam ajang pameran dan konferensi ilmiah sel surya tahun 2005
di Shanghai, China. Mungkin strategi ini dalam jangka pendek bisa diterapkan di
Indonesia.

3. Industri assembly.

Kerumitan pembuatan sel surya tidak terlalu ditemui pada proses enkapsulasi sel surya
menjadi sebuah modul surya. Sebagai informasi, sel surya sendiri berukuran sekitar 5 x 5
atau 10 x 10 cm persegi. Sel sebesar ini hanya dapat mengkonversi cahaya matahari
menjadi listrik berdaya sekitar 1 - 2 Watt saja. Untuk dapat digunakan secara praktis,
seitar 30 hingga 50 buah sel surya ini dirangkaikan satu sama lain agar menghasilkan
daya keluaran sekitar 50 hingga 75 Watt. Rangkaian sel surya ini disebut dengan modul
surya dan modul surya-lah yang sebenarnya dijual dipasaran yang terdiri atas sekian buah
sel surya (Gambar 8). Dengan menata seberapa besar kebutuhan listrik, maka tinggal
dihitung saja berapa banyak modul surya yang perlu dibeli, kemudian digabung dan
dirangkaikan kembali agar menghasilkan daya keluaran sesuai dengan kebutuhan listrik
rumah tangga misalnya. Rangkaian modul surya ini disebut dengan panel surya.




Gambar 8. Contoh modul sel surya yang dipasarkan. Perhatikan adanya sel surya di
dalam modul yang telah dirangkai dan dienkapsulasi menjadi satu susunan besar modul
surya.



Sejauh yang penulis ketahui, proses enkapsulasi sel surya menjadi modul surya relatif
lebih mudah dilakukan oleh industri menengah karena inti kegiatannya sama dengan
proses assembly, atau merangkai sesuatu dari komponen-komponen yang sudah jadi. PT
LEN, sebuah BUMN konon kabarnya sudah mampu meng-assembly sel surya menjadi
modul surya yang siap dipasarkan. Melalui langkah ini. industri assembly sel surya tidak
perlu berinvestasi pada penambangan, peleburan dan pembuatan wafer silikon. Jalan
umum yang diambil hanyalah mengimpor sel surya yang sudah jadi, kemudian
merangkainya menjadi modul dan menjualnya kembali ke pasaran.

4. Pembuatan komponen pelengkap sel surya.

Hal terakhir yang mungkin penulis sarankan ialah menekuni pembuatan komponen sel
surya (disebut dengan balance of system lihat Gambar 8), semacam inverter DC ke AC,
kabel-kabel, aki atau baterei, beberapa kontroler yang penulis yakin sudah cukup dikuasai
industri elektronika di Indonesia. Jelas keuntungan produk Indonesia yang relatif murah
mustinya dapat merajai pasar komponen untuk sel surya di tanah air. Sebagai tambahan,
mungkin desain perumahan atau gedung yang siap merespon pemakaian sel surya di
Indonesia dapat menjadi lahan bagus buat para arsitek.




Gambar 9. Komponen-komponen pelengkap sel surya agar dapat bekerja (Balance of
System)

Antara Ilmu dan Investasi

Akhirul kalam, dengan menurunkan artikel ini, penulis agak khawatir telah menutup
semangat dan cita-cita beberapa pengunjung Blog peminat sel surya yang berniat untuk
mengusahakan sel surya sendiri, atau beberapa pihak yang telah melihat potensi alam
Indonesia yang kaya pasir silika akan surut langkahnya untuk melirik energi alternatif
lain di masa depan. Tidak kurang dari profesional, masyarakat awam hingga anggota
direksi sebuah BUMN sempat menanyakan kemungkinan membuat sel surya sendiri.

Namun penulis berpegang bahwa itulah manfaat ilmu, yakni mengkaji dan meluruskan
serta memberikan sebuah rekomendasi sebagai respon atas pandangan umum di tengah-
tengah masyarakat mengenai sebuah produk teknologi, dalam hal ini sel surya. Sel surya
sebagai produk teknologi tidak lepas dari peran investasi sebagai konsekuensi logis dari
visi produksi massal sel surya guna mengatasi tantangan energi di masa depan. Tanpa
investasi baik dalam tataran penelitian, pengembangan maupun produksi, hasil teknologi
tidak dapat dinikmati oleh masyarakat luas melainkan teronggok di dalam lemari
perpustakaan atau sekedar bahan laporan akhir atau sekedar karya ilmiah kecil.

Sebagai penutup, penulis menegaskan bahwa negara kita apalagi kita perseorangan, tidak
mungkin alias mustahil membuat sel surya sendiri meski dengan menggunakan bahan-
bahan alam dari bumi pertiwi tanpa investasi besar dan langkah yang serius. Mungkin
pemerintah perlu segera membuat langkah nyata agar investor antuisias menanamkan
modal untuk mengolah potensi silikon serta membangun iklim penelitian dan investasi di
area sel surya yang kondusif. Dengan catatan, pemerintah musti sudah bervisi ke depan
mempersiapkan konsep energi yang berkelanjutan, bersih dan murah.

								
To top