Sel Surya Sederhana

Dewasa ini, sudah banyak peralatan elektronik yang menggunakan sel surya sebagai sumber energi, seperti kalkulator. Pembangkit listrik pun ada yang menggunakan sel surya sebagai converter dari cahaya matahari menjadi listrik untuk masyarakat. Bahkan otomotif pun telah memakai sel surya untuk sumber energi sejak tahun 1982. Tidak sedikit yang masih belum tahu cara kerja dari sel surya. Sebenarnya konsepnya sangat simpel, namun karena masih belum populer di kalangan pelajar, tidak banyak yang paham.

Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari sebuah wilayah-besar diode p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek photovoltaic. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai photovoltanics.

Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan dengan inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net metering.

Alat dan Bahan

a.       Pelat kaca bening yang tidak konduktif ( 5 x 5 cm)

b.      Pelat kaca bening yang konduktif (5 x 5 cm)

c.       Titanium Dioxide (TIO₂);

d.      Dilute Nitric Acid;

e.       Redoks Elektrolit.

f.       Cairan berwarna atau Natural Dye

g.      Isolasi Plastik

h.      Mangkuk

i.        Tabung

j.        Pengaduk

k.      Batang kaca untuk perata.

Merangkai Alat

a.       Isolasi sisi-sisi kaca bening non konduktif hingga keseluruhannya tertutup dan yang terlihat hanya bagian tengahnya saja. Kira-kira bagian terihat (3x3 cm dari 5 x5 cm)

b.      Campur bubuk Titanium Dioxide dan Dilute Nitric Acid hingga bercampur merata dan agak kental.

c.       Lalu letakkan pada bagian kaca yang tidak berisolasi dan ratakan dengan batang kaca. Tunggu 10 menit hingga mengering dan lepas isolasi pada kaca bening non konduktif tersebut.

d.      Setelah mengering, teteskan cairan pewarna hingga memberikan warna pada bagian yang mengering.

e.       Basuh dengan air, lalu bilas dengan alkhohol dan bersihkan dengan tisu kering. Kemudian tempelkan kaca bening konduktif.

f.       Selanjutnya teteskan cairan redoks elektrolit.

g.      Ujilah arus listrik dengan menjepitkan penjepit buaya yang negative kebagian kaca induktif dan positifnya ke kaca yang diberi cairan redoks elektrolit.

h.      Perhatikan apakah pada AVO meter terdapat arus bila sel surya yang kita buat terkena sinar.

Prinsip Kerja Alat

Konsep sederhananya adalah bagaimana memanfaatkan tumbukan dari gerak photon dengan kecepatan 300.000 km per detik untuk menjadi pergerakan muatan elektron. Sebenarnya, tidak terlalu kompleks konsepnya. Pada gambar kerja sel surya tersebut terdapat tiga lapisan. Lapisan paling atas yang dipampang di cahaya adalah silikon n-type yang dapat menerima tumbukan photon dan terpaksa melepas muatan elektronnya melalui kabel yang disediakan. Kabel tersebut mengalir pada lapisan ketiga, dimana lapisan tersebut adalah silikon p-type yang menghasilkan proton ketika terstimulasi oleh cahaya matahari. Aliran elektron inilah yang menghasilkan arus listrik. Lapisan kedua atau di tengah-tengahnya adalah sebuah insulator untuk memisahkan elektron pada silikon n-type yang tertarik oleh proton pada silikon p-type.

Bagaimana cara membuatnya bergantung pada kebutuhannya. Apabila kebutuhannya untuk proyek besar, seperti solar panel, membutuhkan proses yang panjang dan butuh keahlian memadai. Untuk hanya memahami konsep sel surya, kita dapat mencoba proyek sains sederhana dengan peralatan yang harganya terjangkau dan mudah didapat di toko kimia dan barang bekas.

Seismograf Sederhana

Bumi berguncang, menggucang semua yang ada di dalamnya, itulah gempa bumi. Gempa bumi, bisa di definisikan sebagai suatu energi yang berasal dari dasar atau permukaan bumi yang yang dapat menggetarkan bagian permukaan bumi. Energi vibrasi tersebut berasal dari pusat getaran dan merambat sampai ke seluruh permukaan bumi.
Dahulu, orang kesulitan untuk mengetahui dari mana gempa itu berasal, berapa kekuatan gempa bumi tersebut, dan bagaiana cara menghitung kekuatannya. Tapi, studi tentang gempa bumi atau sering dikenal dengan istilah seismologi membuat para ahli akhirnya menemukan sebuah alat pendeteksi atau sensor yang dapat mendeteksi, merekam, dan mengetahui berapa kekuatan gempa bumi tersebut dan juga dapat mengetahui dari mana gempa bumi itu berasal. Alat tersebut dinamakan seismometer atau seismograf.

Seismometer berasal dari bahasa Yunani yaitu “seismos” berarti gempa bumi dan “metero” yang berarti mengukur. Seismometer pertama kali ditemukan oleh Zhang Heng di China pada abad ke 2. Kemudian John Milne menemukan horizontal pendulum seismograf di Imperial of Engineering (Jepang) pada tahun 1880. Seismometer yang digunakan hingga merekam sinyal dari gempa bumi disebut seismograf.

Seismometer (seismos: gempa bumi dan metero: mengukur) atau seismograf adalah alat yang berupa sensor getaran dimana digunakan untuk mendeteksi gempa bumi atau getaran pada permukaan tanah. Pada prinsipnya, alat ini terdiri dari gantungan pemberat dan ujung lancip seperti pensil. Dari hasil getaran yang telah direkam oleh alat ini, kekuatan dan arah gempa dapat diketahui lewat gambaran gerakan bumi yang dicatat dalam bentuk seismogram. Besaran (magnitude) gempa yang didasarkan pada amplitude gelombangt ektonik dicatat oleh seismograf dengan menggunakan skala richter.

Seismograph pada umumnya terdiri dari massa yang melekat pada dasar yang tetap. Selama gempa bumi, basis/dasar bergerak dan massa tidak. Gerakan basis terhadap massa diubah menjadi tegangan listrik. Tegangan listrik dicatat/direkam di atas kertas, pita magnetik, atau media rekaman lain

Alat dan Bahan

a.       Kardus

b.      gelas plastik

c.       Spidol

d.      benang/tali/pita

e.       plastisin (lili mainan)

f.       kertas

g.      gunting

h.      satu gelas batu kecil (kerikil), kelereng atau apapun yang dapat dijadikan pemberat.

Pembuatan Alat

a.       Ambil sebuah kotak dan buka bagian penutup atasnya. Potong penutup bagian atasnya dan putar kotak sehingga sisi yang terbuka menghadap ke arahmu.

b.      Dengan menggunakan gunting, buatlah dua lubang yang saling bersebelahan dibagian tengah atas kotak. Mintalah bantuan orang dewasa untuk melubangi kardus tersebut.

c.       Buatlah sebuah lubang dibagian tengah bawah gelas plastik, satu lubang di sisi gelas plastik, dan satu lubang lagi persis dihadapan lubang yang tadi.

d.      Masukkan spidol melalui lubang yang ada dibagian tengah bawah gelas plastik. Ujung spidol yang digunakan untuk menulis harus mencuat keluar ke bawah cangkir.

e.       Jika lubang yang kamu bikin terlalu besar, masukkan lilin mainan (plastisin) disekitar lubang sehingga spidol tidak bisa bergerak/bergoyang.

f.       Potong benang kira-kira sepanjang 45 cm, dan masukkan ujung benang melewati dua lubang yang ada di sisi gelas plastik.

g.      Kemudian, masukkan benang melalui lubang di dalam kotak, sehingga kedua ujung benang sama-sama berada diluar kotak dan ikat ujung benang tersebut.

h.       Isi gelas plastik dengan kerikil atau kelereng, atau dengan apapun yang bisa dijadikan pemberat. Jangan sampai penuh, cukup ¾ nya saja.

i.        Potong selembar kertas yang panjangnya sama dengan panjang kotak.

j.        Letakkan kertas dibawah ujung spidol. Buka penutup spidol dan usahakan ujung spidol tersebut menyentuh permukaan kertas.

k.      Sekarang goyang-goyangkan kotak tersebut ke kanan dan ke kiri, maka akan diperoleh garis yang berlekuk-lekuk pada permukaan kertas.

Prinsip kerja

Seismometer sederhana menggunakan sebuah beban, pegas dan sebuah penunjuk skala. Beban digantungkan pada sebuah pegas dengan ujung pegas yang lain tergantung pada sebuah tempat. Ketika terjadi getaran atau gempa, maka pegas akan segera meregang atau memendek dan beban akan bergerak karena mempertahankan keadaan inersia/kelebaman akibat bergerak pegas tersebut. Kemudian jarum penunjuk pada beban akan menunjukan skala dari getaran yang timbul. Seismometer jenis ini digunakan untuk mengukur gempa yang arah geraknya vertikal.

Seismometer yang menggunakan pendulum digunakan untuk mengukur gempa yang arah geraknya horizontal. Perangkat ini terdiri dari sebuah horizontal pendulum seperti terlihat pada gambar. Ketika terjadi getaran yang arah geraknya horizontal, maka bola pendulum akan bergerak kesamping dan dibagian bawahnya ada alat seperti pena untuk menggambarkan grafik getaran yang terjadi pada sebuah kertas. Akan tetapi penggunaan pendulum yang sederhana ini belum dapat untuk merekam dengan bagus getaran dengan frekwensi rendah. Untuk mengatasinya, digunakan inverted pendulum yang terdapat pegas pada kedua sisi bola pendulum. Sehingga ketika bergetar, maka salah satu pegas akan meredam getaran dan pegas yang lain memberikan tambahan gaya kepada pendulum yang berakibat pendulum dapat berosilasi dengan frekwensi yang kecil sehingga getaran berfrekwensi rendah tersebut akan dapat direkam pada kertas.