Pemanfaatan Energi Matahari sebagai Energi masa depan.

Pemanfaatan Energi Matahari sebagai Energi masa depan.

Energi sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia di era modern ini, saat ini kehidupan manusia sangat bergantung dari energi fossil. Ada dua isu yang terkait dengan energi fossil :


1.  Krisis energy, ketakutan akan sumber daya energy fossil yang setiap harinya terus berkurang, karena energy fossil ini diyakini sebagai energy yang tidak terbarukan.
Dalam proses perubahan dari energy fossil menjadi energy listrik  atau energy gerak, selalu melibatkan CO2.
2. CO2 yang terbentuk menghasilkan polusi dan dampak lebih jaunya adalah pemanasan global.

Berdasarkan data statistic, energy yang dibutuhkan di dunia jika dikonversikan ke dalam energy listrik adalah sebagai berikut :

-          Pada tahun 2007 total energy yang dibutuhkan adalah 15 TW

-          Estimasi tahun 2050 adalah sebesar 30 TW

-          Estimasi tahun 2100 adalah sebesar 50 TW

Jika kita melihat ke data di atas, kita sangat membutuhkan energy alternative yang dapat terbarukan sehingga manusia tidak lagi bergantung kepada energy fossil, saat ini jenis dan hasil dari energy terbarukan adalah sebagai berikut :

1.       Biomassa, dapat menghasilkan 5-7 TW

2.       Hydroelectric, dapat menghasilkan 1.2 TW

3.       Geothermal, dapat menghasilkan 1.9 TW

4.       Tide / Ocean Current , dapat menghasilkan 0.7 TW

5.       Wind, potensi energinya adalah 14 TW

6.       Solar Energy, potensi energinya adalah 10000 TW ( 10^4 TW), bahkan jika dihitung jumlah paparan energy matahari di seluruh permukaan dunia, bisa mencapai 100000 TW ( 10^5 TW).

Jumlah flux yang dihasilkan dari energy matahari adalah sebesar 174 x 10^15 TW.

Jika kita melihat dari data di atas, potensi untuk pengembangan pemanfaatan energy matahari sangat besar sekali, saat ini ada tiga jenis pemanfaatan energy matahari :

1.       Thermal, dalam jenis ini, energy matahari dimanfaatkan dengan lansung mengkonfersi sinar matahari menjadi energy thermal, energy thermal ini nanti bisa dimanfaatkan sebagai pemanasa air dan lainnya.

2.       Electricity, dalam pemanfaatan ini, energy matahari langsung dirubah menjadi energy listrik, pemanfaatan ini lebih sering dikenal dengan solar cell, yaitu perubahan energy sinar matahari menjadi energy listik dengan bahan kimia yang sensitive terhadap sinar matahari yang dapat menghasilkan photoelectric.

3.       Solar Fuel, solar fuel atau bahan bakar dari sinar matahari, adalah bahan bakar yang didapat dengan cara memproses secara kimia sinar matahari, contoh dari solar fuel ini adalah petrol/coal. Atau ada juga pemanfaatan energy matahri untuk memecahkan ikatan  hydrogen di dalam air, sehingga dapat menhasilkan hydrogen yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan bakar.


Dalam segi efisiensi, dari ketiga category di atas ddidapatkan nilai efisiensi sebagai berikut :

1.       Thermal, 85%

2.       Electricity, 10-20%

3.       Fuel, <10 %

Kita akan membahas lebih jauh tentang solar cell, atau perubahan energy matahari menjadi energy listrik. Dalam aplikasinya solar cell adalah energy listrik yang dihasilkan dari photovoltaics. Photovoltaic adalah sifat dari jenis bahan kimia tertentu yang jika permukaannya terkena sinar matahari dapat melepaskan electron. Di dalam solar cell terdiri atas beberapa layer ( lapisan ). Lapisan tersebut ada yang bersifat melepaskan electron ada yang bersifat melepaskan proton. Atau lebih sering disebut sebagai electron donor dan proton donor. Perbedaan potensial dari layer tersebut mengasilkan arus electron yang nantinya dimanfaatkan sebagai energy listrik.

Photo Electric Effect pertama kali ditemukan oleh Hertz pada tahun 1887, dan dikembangkan oleh Einstein di tahun 1921 dan mendapatkan nobel atas pengembanganya tersebut.Tercatat juga bahwa AE Becruel pernah juga melakukan penelitian tersebut di tahun 1839.

Dalam aplikasi solar cell, ada beberapa aspek yang harus diperhatikan :

1.       Permukaan yang luas, jumlah permukaan yang luas mempengaruhi jumlah dari energy surya yang dapat kita panen.

2.       Material, material harus diperhatikan karena pemilihan material yang baik sangat mempengaruhi nilai efisiensi.

3.       Manufacturing, dalam proses pembutan solar cell, tahap demi tahap dari manufacturing sangat mempengaruhi nilai efisiensi, jika dalam proses pembuatannya menggunakan energy yang cukup besar hal ini akan sangat tidak efisien.

4.       Low Cost Payback time, diharapkan, pembuatan solar cell tidak menggunakan biaya yang tinggi.

5.       Low Carbon Foot Printing, setiap material pasti ada proses sintesa nya, diharapkan dari mulai pembuatan material hingga perakitan, sangat diharapkan untuk dapat mengurangi jumlah CO2 yang dihasilkan.

6.       Efisiensi.

7.       Low Cost.

Berikut 7 tantangan dalam proses pembuatan solar cell, solar cell secara komersial yang ada sekarang menggunakan poly cristalin silicon, dimana dalam prosesnya membutuhkan energy yang tinggi dan belum efisien, tantangan untuk para ilmuan sekarang adalah menciptakan solar cell dari bahan organic sehingga dalam prosesnya tidak membutuhkan energy tinggi ( tidak membutuhkan pemanasan hingga 1000 Deg C ) dan juga menggunaan bahan yang ramah lingkungan.