Pengayakan

II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini akan menguraikan mengenai : (1) Pengertian Pengayakan,  (2) Macam-macam Pengayakan, (3) Jenis Pengayakan, (4) Manfaat Pengayakan

2.1    Pengertian Pengayakan

Pengayakan merupakan pemisahan berbagai campuran partikel padatan yang  mempunyai berbagai ukuran bahan dengan menggunakan ayakan. Proses pengayakan juga digunakan sebagai alat pembersih, pemisah kontaminan yang ukurannya berbeda dengan bahan baku. Pengayakan memudahkan kita untuk mendapatkan tepung dengan ukuran yang seragam. Dengan demikian pengayakan dapat didefinisikan sebagai suatu metoda pemisahan berbagai campuran partikel padat sehingga didapat ukuran partikel yang seragam serta terbebas dari kontaminan yang memiliki ukuran yang berbeda dengan menggunakan alat pengayakan.  

Pengayakan dengan berbagai rancangan telah banyak digunakan dan dikembangkan secara luas pada proses pemisahan bahan-bahan pangan berdasarkan ukuran. pengayakan yaitu pemisahan bahan berdasarkan ukuran mesin kawat ayakan, bahan yang mempunyai ukuran lebih kecil dari diameter mesin akan lolos dan bahan yang mempunyai ukuran lebih besar akan tertahan pada permukaan kawat ayakan. Bahan-bahan yang lolos melewati lubang ayakan mempunyai ukuran yang seragam dan bahan yang tertahan dikembalikan untuk dilakukan penggilingan ulang                                (Ign Suharto, 1998).

Yang menjadi ciri ayakan antara lain adalah :

1.        Ukuran dalam mata jala

2.        Jumlah mata jala (mesh) per satuan panjang, misalnya per cm atau per inchi (sering sama dengan nomor ayakan).

3.        Jumlah mata jala per setuan luas, umumnya per cm².

Screening atau pengayakan secara umum merupakan suatu pemisahan ukuran berdasarkan kelas-kelasnya pada alat sortasi. Namun pangayakn juga dapat digunakan sebagai alat pembersih, memindahkan kontaminan yang ukurannya berbeda dengan bahan.

Pengayakan merupakan satuan operasi pemisahan dari berbagai ukuran bahan untuk dipisahkan kedalam dua atau tiga praksi dengan menggunakan ayakan. Setiap praksi yang keluar dari ayakan mempunyai ukuran yang seragam (Fellow, 1988).

2.2    Macam-macam alat Pengayakan

Berbagai jenis alat pengayak yang dapat digunakan dalam proses sortasi bahan pangan, diklasifikasikan dalam dua bagian                         besar :

1. Ayakan dengan celah yang berubah-ubah (Screen Apeture)            seperti : roller screen (Pemutar), belt screen (kabel kawat atau ban), belt and roller (ban dan pemutar), screw (baling-baling).

2. Ayakan dengan celah tetap, seperti : stationary (bersifat seimbang/tidak berubah), vibratory (bergetar), rotary atau gyratory (berputar) dan recipro cutting (timbale balik).

Untuk memisahkan bahan-bahan yang telah dihancurkan berdasarkan keseragaman ukuran partikel-partikel bahan dilakukan dengan pengayakan dengan menggunakan standar ayakan.

Standar kawat ayakan dibagi :

1. Tyler Standar, ukuran 200 mesh, diameter 0,0029 inci, dan SA 0,0021 inci.

2. British Standar, ukuran 200 mesh, SA 0,003 inci, dan SI 4√2.

3. US Standar, ukuran 18 mesh, SA 1 mm, dan SI 4√2.

Pengayak (screen) dengan berbagai desain telah digunakan secara luas pada proses pemisahan bahan pangan berdasarkan ukuran yang terdapat pada mesin-mesin sortasi, tetapi pengayak juga digunakan sebagai alat pembersih, pemisahan kontaminan yang berbeda ukurannya dari bahan baku. Rancangan-rancangan pengayak ditemui dalam proses sortasi bahan pangan.

Pengoperasian mesin sortasi dan pengkelasan mutu bahan pangan, juga merupakan pekerjaan yang bersifat monoton. Sifat acuh tak acuh dari tenaga kerja akan mengurangi kesalahan fungsi fungsional saat mengoperasikan peralatan sortasi.

Klasifikasi tersebut sangat bermanfaat tetapi tidak bersifat kaku. Proses pembersihan dan sortasi untuk menghasilkan suatu pengkelasan mutudan beberapa kasus selalu melibatkan proses sortasi. Bagaimanapun, tingkatan operasi tersebut sangat berarti, terutama dalam penerapannya sebagai tujuan utama dari suatu kegiatan (Brennan, 1968).

2.3 Jenis-jenis Pengayakan

2.3.1 Pengayak (Screen)

Pengayak screen dengan berbagai desain telah digunakan secara luas pada proses pemisahan bahan pangan berdasarkan ukuran yang terdapat pada mesin-mesin sortasi, tetapi pengayak juga digunakan sebagai alat pembersih, pemisahan kontaminan yang berbeda ukurannya dari bahan baku.

Istilah-istilah yang digunakan dalam pengayakan (screen)  yaitu :

a) Under size yaitu ukuran bahan yang melewati celah ayakan

b) Over size yaitu ukuran bahan yang tertahan oleh ayakan

c) Screen aperture yaitu bukaan antara individu dari kawat mesh ayakan

d) Mesh number yaitu banyaknya lubang-lubang per 1 inci

e) Screen interval yaitu hubungan antara diameter kawat kecil pada seri ayakan standar.

Pergerakan bahan pangan diatas pengayak dapat dihasilkan oleh gerakan berputar atau gerakan dari rangkai yang menyangga badan pengayak. Penyaring jenis ini dalam penggunaannya secara umum yaitu untuk sortasi bahan pangan untuk dua grup yaitu tipe badan standar atau flat dan tipe drum.

2.3.2     Pengayak berbadan datar (flat bad screen)

Pengayak jenis ini bentuknya sangat sederhana, banyak ditemukan diareal-areal pertanian, saat proses sortasi awal dari kentang, wortel dan lobak. Alat pengayak datar ganda digunakan secara luas dalam proses sortasi berdasarkan ukuran dari bahan baku (seperti biji-bijian dan kacang-kacangan) juga digunakan dalam proses pengolahan dan produk akhir seperti tepung jagung. Alat pengayak datar secara umum terdiri dari satu atau lebih lembaran pengayak yang dipasangbersama-sama dalam sebuah kotak yang tertutup rapat, pergeralannya dapat menggunakan berbagai alat. Tetapi biasanya alat tersebut bola-bola runcing dari kart yang keras, yang diletakkan antara lembaran-lembaran pengayak. Maksudnya adalah untuk meminimumkan kerusakan akibat pergesekan antara lubang-lubang pengayak dengan partikel bahan yang halus.

2.3.3     Pengayak Drum

Pengayak drum dan alat yang digunakan pada proses sortasi berdasarkan ukuran bentuk untuk kacang polong, jagung, kacang kedelai dan kacang lainnya yang sejenis. Bahan pangan tersebut akan menahan gerakan jatuh berguling yang dihasilkan oleh rotasi drum. Alat sortis drum biasanya diperlukan untuk memisahkan bahan pangan ke dalam dua atau lebih aliran, karena itu dibutuhkan dua atau lebih tingkatan pengayak.

2.3.4 Pengayakan sortasi

Selain menggunakan celah atau lubang yang tetap, ada juga pengayak sortasi dengan variable celah dan system tahap-pertahap. Termasuk dalam kelompok ini adalah jenis-jenis khusus dari tipe sortasi roller belt dan sorter roller seperti tipe baling-baling.

2.4    Manfaat Pengayakan

Manfaat dari percobaan pengayakan adalah kita bisa mendapatkan bahan pangan yang seragam dari segi ukurannya, sehingga kualitas dari bahan pangan yang diayak dapat terjaga. Selain itu Pengayakan juga berfungsi untuk memisah kan kontaminan pada tepung yang memiliki perbedaan ukuran.

OPTOELEKTRONI

Optoelektronik adalah suatu aplikasi perangkat elektronik yang berfungsi mendeteksi dan mengontrol sumber cahaya atau dapat juga dikatakan sebagai peralatan pengubah dari tenaga listrik ke optik atau sebaliknya. Sumber cahaya yang digunakan dalam aplikasi ini dihasilkan diantaranya dari fotodioda injeksi dioda, LED, dan laser. Beberapa sumber ini telah banyak digunakan pada beberapa perangkat optoelektronik yang biasa digunakan dalam bidang telekomunikasi serat optik.

Optoelektronik dapat juga dikatakan sebagai cabang ilmu yang mengkaji peralatan elektronik yang berhubungan dengan cahaya dan dianggap juga sebagai sub-bidang dari fotonik. Dalam konteks ini, cahaya yang dikaji juga merangkumi semua spektrum cahaya dalam gelombang elektromagnetik (spektrum elektromagnetik) seperti sinar gamma, sinar-X, ultraviolet dan inframerah, yang merupakan bentuk cahaya radiasi yang tak terlihat selain cahaya yang tampak oleh mata manusia normal (spektrum tampak).

Dalam cabang ilmu ini, kelebihan-kelebihan yang didapati daripada pengabungan dari bidang optik dan elektronik ini, adalah untuk dapat menghasilkan satu peralatan yang jauh lebih baik dan bermanfaat terutama yang berkaitan dengan teknologi telekomunikasi serat optik itu sendiri. Aspek penting dalam bidang ini adalah bagaimana memanfaatkan sumber foton sebagai media penghantaran bit informasi.

Ada beberapa macam divais optoelektronik diantaranya divais optoelektronik saja, yaitu sel surya dan fotodetektor. Hal yang menjadi pertimbangan adalah  penggunaan kedua jenis divais optoelektronik ini frekuensinya cukup tinggi dibanding yang lainnya. Prinsip fisis dari sel surya dan fotodetektor sebenarnya hampir mirip, yaitu terjadinya pembangkitan pasangan elektron-hole melalui proses eksitasi ketika foton menumbuk permukaan divais. Perbedaannya adalah dari panjang gelombang foton yang dapat diserap dan berkontribusi pada proses pembangkitan ini. Sel surya dapat menyerap spektrum energi foton dalam rentang yang cukup lebar yaitu  foton yang memiliki energi sama atau lebih besar dari celah pita energi material pembuat sel surya. Sedangkan fotodetektor hanya akan menyerap energi foton yang energinya di sekitar celah pita energi material pembuatnya. Berdasarkan kajian dari berbagai literatur, berikut ini akan dipaparkan hubungan fungsional  dari karakteristik utama divais sel surya dan fotodetektor dengan parameter-parameter fisis bahan pembuat, struktur divais serta karakteristik setiap lapisan.

1.    SEL SURYA

a.     Pengertian Sel Surya

Sel surya mengubah cahaya menjadi listrik Mereka disebut surya atas matahari atau "sol" karena matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Sel surya sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi matahari dan menyebabkan arus mengalir

antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan. Sel surya biasanya berbentuk wafer bulat diameter 3 inci (7,6 cm) dan tebal 300 mm. Bebentuk bujur sangkar atau persegi panjang

Gambar 1 di bawah ini menunjukkan desain Sel Surya secara umum

 

b.        Prinsi kerja sel surya

Gambar 2. Prinsip kerja sel surya

Susunan sebuah solar cell, sama dengan sebuah dioda, terdiri dari dua lapisan yang dinamakan PN juction. PN junction itu diperoleh dengan jalan menodai sebatang bahan semikonduktor silikon murni ( valensinya 4 ) dengan impuriti yang bervalensi 3 pada bagian sebelah kiri, dan yang di sebelah kanan dinodai dengan impuriti bervalensi 5. Sehingga pada bagian kiri terbentuk silikon yang tidak murni lagi dan dinamakan silikon jenis P, sedangkan yang sebelah kanan dinamakan silikon jenis N. Di dalam silikon murni terdapat dua macam pembawa muatan listrik yang seimbang. Pembawa muatan listrik yang positip dinamakan hole, sedangkan yang negatip dinamakan elektron. Setelah dilakukan proses penodaan itu, di dalam silikon jenis P terbentuk hole ( pembawa muatan listrik positip ) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya. Oleh karena itu di dalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan mayoritas, sedangkan elektron merupakan pembawa muatan minoritas. Sebaliknya, di dalam silikon jenis N terbentuk elektron dalam jumlah yang sangat besar sehingga disebut pembawa muatan mayoritas, dan hole disebut pembawa muatan minoritas.

       Di dalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan bagian N. Oleh karena itu dinamakan PN junction. Bila sekarang, bagian P dihubungkan dengan kutub positip dari sebuah batere, sedangkan kutub negatipnya dihubungkan dengan bagian N, maka terjadi hubungan yang dinamakan "forward bias". Dalam keadaan forward bias, di dalam rangkaian itu timbul arus listrik yang disebabkan oleh kedua macam pembawa muatan. Jadi arus listrik yang mengalir di dalam PN junction disebabkan oleh gerakan hole dan gerakan elektron. Arus listrik itu mengalir searah dengan gerakan hole, tapi berlawanan arah dengan gerakan elektron. Sekedar untuk lebih menjelaskan, elektron yang bergerak di dalam bahan konduktor dapat menimbulkan energi listrik. Dan energi listrik inilah yang disebut sebagai arus listrik yang mengalir berlawanan arah dengan gerakan elektron. Tapi, bila bagian P dihubungkan dengan kutup negatip dari batere dan bagian N dihubungkan dengan kutub positipnya, maka sekarang terbentuk hubungan yang dinamakan "reverse bias". Dengan keadaan seperti ini, maka hole ( pembawa muatan positip ) dapat tersambung langsung ke kutub positip, sedangkan elektron juga langsung ke kutub positip. Jadi, jelas di dalam PN junction tidak ada gerakan pembawa muatan mayoritas baik yang hole maupun yang elektron. Sedangkan pembawa muatan minoritas (elektron) di dalam bagian P bergerak berusaha untuk mencapai kutub positip batere. Demikian pula pembawa muatan minoritas ( hole ) di dalam bagian N juga bergerak berusaha mencapai kutub negatip. Karena itu, dalam keadaan reverse bias, di dalam PN junction ada juga arus yang timbul meskipun dalam jumlah yang sangat kecil ( mikro ampere ). Arus ini sering disebut dengan reverse saturation current atau leakage current ( arus bocor ).

       Ada yang menarik dalam keadaan reverse bias itu. Bila suhu PN juction tsb dinaikkan ternyata dapat memperbesar arus bocor yang timbul itu. Berarti bila diberi energi (panas), pembawa muatan minoritas di dalam PN junction bertambah banyak. Karena cahaya itu merupakan salah satu bentuk energi, maka bila ada cahaya yang menimpa suatu PN junction dapat juga menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan pembawa muatan. Gejala seperti ini dinamakan fotokonduktif. Berdasarkan gejala fotokonduktif itu maka dibuat komponen elektronik fotodioda dari PN junction itu. Dalam keadaan reverse bias, dengan memperbesar intensitas cahaya yang menimpa fotodioda dapat meningkatkan aras arus bocornya. Arus bocor dapat juga diperbesar dengan memperbesar tegangan batere (tegangan reverse), tapi penambahan arus bocornya itu tidak signifikan. Bila batere dalam rangkaian reverse bias itu dilepas dan diganti dengan beban tahanan, maka pemberian cahaya itu dapat menimbulkan pembawa muatan baik hole maupun elektron. Jika iluminasi cahaya itu ditingkatkan, ternyata arus yang timbul semakin besar. Gejala seperti ini dinamakan photovoltaic. Cahaya dapat memberikan energi yang cukup besar untuk memperbesar jumlah hole pada bagian P dan jumlah elektron pada bagian N. Berdasarkan gejala photovoltaic ini maka dapat diciptakan komponen elektronik photovoltaic cell. Karena biasanya matahari sebagai sumber cahaya, maka photovoltaic cell sering juga disebut solar cell (sel surya) atau solar energy converter.

       Jadi sel surya itu pada dasarnya sebuah foto dioda yang besar dan dirancang dengan mengacu pada gejala photovoltaic sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan daya yang sebesar mungkin. Silikon jenis P merupakan lapisan permukaan yang dibuat sangat tipis supaya cahaya matahari dapat menembus langsung mencapai junction. Bagian P ini diberi lapisan nikel yang berbentuk cincin, sebagai terminal keluaran positip. Di bawah bagian P terdapat bagian jenis N yang dilapisi dengan nikel juga sebagai terminal keluaran negatip.

       Untuk mendapatkan daya yang cukup besar diperlukan banyak sel surya. Biasanya sel-sel surya itu sudah disusun sehingga berbentuk panel, dan dinamakan panel photovoltaic (PV). PV sebagai sumber daya listrik pertama kali digunakan di satelit. Kemudian dipikirkan pula PV sebagai sumber energi untuk mobil, sehingga ada mobil listrik surya. Sekarang, di luar negeri, PV sudah mulai digunakan sebagai atap atau dinding rumah. Bahkan Sanyo sudah membuat PV yang semi transparan sehingga dapat digunakan sebagai pengganti kaca jendela. Sel surya di Indonesia sudah mulai banyak dimanfaatkan, terutama sebagai energi penerangan di malam hari. Juga sudah dilakukan uji coba untuk membuat mobil tenaga surya. Sekarang, pemerintah sedang memikirkan untuk mengembangkan pemanfaatan sel surya ke daerah-daerah transmigrasi. 

c.       Bahan Sel Surya

-     Teknologi Silikon dan GaAs

Pada prinsipnya, sel surya adalah identik dengan piranti semikonduktor dioda. Hanya saja dewasa ini strukturnya menjadi sedikit lebih rumit karena perancangannya yang lebih cermat untuk meningkatkan efisiensinya. Untuk penggunaan secara luas dalam bentuk arus bolak-balik, masih diperlukan peralatan tambahan seperti inventer, baterei penyimpanan dan lain-lain. Kemajuan dari penelitian akan material semikonduktor sebagai bahan inti sel surya, telah menjadi faktor kunci bagi pengembangan teknologi ini. Dalam teknologi sel surya, terdapat berbagai pilihan penggunaan material intinya. Kristal tunggal silikon sebagai pioner dari sel surya memang masih menjadi pilihan sekarang karena teknologinya yang sudah mapan sehingga bisa mencapai efisiensi lebih dari 20 % untuk skala riset. Sedangkan modul/panel sel surya kristal silikon yang sudah diproduksi berefisiensi sekitar 12 %. Material yang berefisiensi tinggi lainnya adalah dari paduan golongan unsur III-V GaAs dan InP.

-     Sel surya film tipis

Sel surya yang terbuat dari film tipis (Thin film solar cells)d i antaranya ada tiga material yang sedang dikembangkan secara intensif yaitu CuInSe2 (atau paduannya seperti CuIns2 atau CuInGaSe2 ), CdTe dan silikon amorf. Sel surya film tipis CdTe telah dapat diproduksi dalam bentuk modul percobaan dengan efisiensi sekitar 10%. diterima dengan baik karena mengandung unsur cadmium. Material CuInSe2 adalah juga diharapkan dapat digunakan secara luas. Material dengan daya absorpsi cahaya yang besar ini, secara teoritik mempunyai efisiensi 20% bahkan lebih. Dalam skala laboratorium saat ini telah dibuat efisiensi di atas 15%. Yang terakhir adalah silikon amorf. Material ini juga dikenal sebagai bahan dasar pembuatan flat panel display untuk layar computer atau televisi portabel. Ini dimungkinkan karena material ini bisa ditumbuhkan dalam ukuran besar dengan lebar lebih dari satu meter. Film tipis silikon amorf biasanya dibuat dengan menguraikan gas monosilane (SiH4 ) dalam plasma yang dibangkitkan oleh penguat frekuensi radio (glow discharge) pada suhu yang relative rendah (250o C).

-       Sel Surya Bahan Organik

Berbagai jenis bahan organik telah dapat dipergunakan untuk men-desain berbagai piranti seperti Sel Surya, sensor, transistor, diode, reflektor sinar-X, dan lain-lain serta yang menarik adalah prospek teknologi elektronika molekul yaitu teknologi men-desain berbagai piranti elektronika dalam skala molekul didasarkan kepada rekayasa molekul dari bahan organik dan kombinasi bahan organik-logam (organometallic) Banyak bahan organik yang memungkinkan untuk dibuat Sel Surya dengan beberapa kelebihan dan kekurangannya yang perlu untuk dikembangkan dari waktu ke waktu sebagai contoh adalah desain Sel menggunakan bahan Metal free Phtalocyanine (Pc), yaitu bahan organik phtalocyanine yang memiliki struktur molekul tanpa ada ikatan logam yang dicampur dengan bahan Polyvinylacetate (PVA) menjadi senyawa baru yang untuk mudahnya diberi istilah x-H2Pc,PVA [7]. Bahan tersebut dibuat film dan dimendapkan di atas substrat dengan cara meratakannya menggunakan mata pisau tipis atau dengan teknik spin-coating. Bahan x-H2Pc sendiri merupakan bahan semikonduktor jenis p, sedangkan bahan PVA dalam desain Sel ini berfungsi sebagai pengikat antara substrat dengan bahan x-H2Pc. Spektrum serapan untuk perubahan panjang gelombang dari bahan x-H2Pc,PVA dengan ketebalan 2 m m seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Dari spektrum tersebut dapat dilihat intensitas serapan maximum cahaya tampak oleh bahan pada panjang gelombang sekitar 670 nm.

Gambar 3. Spektrum serapan bahan x-H2Pc,PVA terhadap perubahan panjang gelombang

d.      Prosedur Kerja Sel Surya

Sel Surya mengkonversikan langsung cahaya menjadi listrik pada tingkat atom. Bahan dari sel surya mempunyai kemampuan photoelectric yaitu kemampuan menyerap energi photon dalam cahaya dan melepaskan electron bebas jika terkena sinar matahari. Ketika elektron bebas ini ditangkap, timbul suatu arus listrik yang dapat ditransmisikan menjadi energi listrik .

Gambar 4  Prosedur kerja sel surya

Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Sedangkan struktur dari sel surya seperti ditunjukkan dalam gambar di atas. Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari Sel surya. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari.

Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photonphoton, jika menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan electron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari ikatan kovalennya, energi foton (hc) harus sedikit lebih besar/diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Karenanya sangatlah penting pada sel surya untuk mengatur bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari semikonduktor yang dipergunakan.

Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan remombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya. Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Sebuah Sel Surya (yang terbuat dari silikon) pada umumnya dapat

menghasilkan tegangan 0.5 volt dan daya 1 watt. Jika ingin mendapatkan tegangan yang lebih tinggi dan daya yang lebih besar maka sel surya akan disusun menjadi sebuah panel yang terdiri dari puluhan bahkan ratusan sel surya.

e.       Karakteristik  Sel Surya

-          Arus –tegangan sel surya

Perpindahan elektron-elektron dari pita valensi ke pita konduksi menimbulkan dua macam gerak pembawa muatan, yaitu gerak elektron-elektron pada pita konduksi dan gerak hole (lubang) pada pita valensi dengan arah gerak kedua pembawa muatan tersebut saling berlawanan. Total gerak pembawa muatan tersebut menimbulkan arus listrik pada rangkaian luar yang secara sederhana dilukiskan pada Gambar 1.

Gambar 5. Proses pembangkitan arus listrik pada sel surya

Arus keluaran (I) serta tegangan (V) yang dihasilkan ketika sel memperoleh penyinaran merupakan karakteristik setiap sel surya. Karakteristik ini selalu disajikan dalam bentuk kurva hubungan I dan V. Hasil  penelitian menunjukkan bahwa karakterisrik sel surya dipengaruhi oleh intensitas cahaya dan suhu permukaan sel. Kurva I-V yang merupakan karakteritik tersebut tersaji dalam Gambar 2.

Gambar 6. Pengaruh intensitas cahaya terhadap karakteristik arus-tegangan sel surya

Dari gambar 2 terlihat bahwa arus keluaran (I) berbanding lurus dengan intensitas cahaya, sedangkan tegangan (V) berubah secara logaritmik. I_SC menyatakan arus hubung singkat dan V_OC menyatakan tegangan listrik rangkaian terbuka. Arus dan tegangan maksimun terjadi pada saat sel surya menghasilkan daya ( jumlah watt ) maksimum.

-          Faktor Pengsiangan (fill factor) Sel Surya

Faktor pengisian sel surya merupakan perbandingan antara daya keluaran maksimum terhadap daya teoritisnya atau dapat dinyatakan sebagai berikut :

                                                                                                          

Kualitas dari sel surya biasanya dinyatakan dengan nilai fill factor (ff) yang menunjukkan besarnya kemampuan sel surya menyerap cahaya yang diterimanya. Atau sering juga dinyatakan dengan nilai efisiensi (dalam percobaan ini tidak diamati). Semakin besar nilai fill factor atau efisiensinya maka sel tersebut semakin baik.

2. Fotodetektor

Photo Detector adalah alat untuk mengukur intensitas cahaya . Photo detektor dapat dibagi menjadi tiga kategori yang berbeda sesuai dengan fungsinya sebagai: photodetectors berbasis semikonduktor, tabung photomultiplier, dan bolometers.  photodetectors Semiconductor sejauh ini yang paling umum digunakan sehari-hari. Contohnya adalah foto dioda yang duduk dalam sel foto untuk memantau atau Power Button dan sensor gambar dan video yang digunakan dalam kamera digital (biasanya dari CCD - atau CMOS -tipe).

 Karakteristik utama dari fotodetektor antara laian  adalah tingkat responsivitas, tingkat sensitivitas, dan efisiensi kuantum (Bart J. Van Zeghbroeck, 1996). Responsivitas fotodetektor didefinisikan  sebagai rasio dari arus pada fotodetektor terhadap daya optik yang masuk pada divais. Sensitivitas didefinisikan sebagai daya masukan minimum yang masih dapat terdeteksi oleh divais. Dan efisiensi kuantum didefinisikan sebagai rasio dari jumlah pasangan elektron-hole yang menghasilkan arus listrik terhadap jumlah foton yang menumbuk divais.   Seperti halnya sel surya, fotodeterktor pun terdiri dari berbagai struktur, seperti persambungan p-n, persambungan p-i-n, serta persambungan M-S.

-       Photodioda

Dioda peka cahaya adalah jenis dioda yang berfungsi mendektesi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, komponen elektronika ini akan mengubah menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat dideteksi oleh dioda peka cahaya ini mulai dari cahaya inframerah, cahaya tampak, ultra ungu sampai dengan sinar-X. Aplikasi dioda peka cahaya mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan dibidang medis. Alat yang mirip dengan dioda peka adalah transistor foto (phototransistor). Transistor foto ini pada dasarnya adalah jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima cahaya. Komponen ini mempunyai sensitivitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan dioda peka cahaya. Hal ini disebabkan karena electron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini diinjeksikan di bagian Base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian, waktu respons dari transistor foto secara umum akan lebih lambat dari pada dioda peka cahaya.

Gambar 7 Simbol Dioda Peka Cahaya

-       Prinsip kerja photodioda

Photodiodes dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah silicon ( Si) atau galium arsenida ( GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe. Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup: 2500 Å - 11000 Å untuk silicon, 8000 Å – 20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. cara tersebut didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon - menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda.

Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.

panjang gelombang yang dihasilkan oleh bahan photodioda yang berbeda
terhadap pengliatan mata

DAFTAR PUSTAKA

Alim, Sertu,(2007) mengenal solar cell sebagai energi alternatif, web : http://buletinlitbang.dephan.go.id

Dadi,Rusdiana, (2004), prinsip kerja fotodetector, web : http://www.google.co.id

Khairi,Ikhwanul,(2009)prinsip kerja photodioda, web : http://ikhwanpcr.blogspot.com

Putu, Ariawan, 2010,Sel Surya dan Karakteristiknya, web:http://www.scribd.com

Riyanto, dkk, 2007, karakteristik arus dan tegangan sel surya, web : riyanto04.files.wordpress.com