Membuat Sendiri Solar Cell Sederhana

Bubuk gula mengandung nano partikel dari Titanium Dioksida, merupakan substansi yang juga digunakan dalam cat. Bila bubuk gula ini dilapisi dengan bahan pewarna organik seperti passionfruit tea maka itu berfungsi sebagai lapisan penyerap cahaya dari perangkat photovoltaic.

Pada solar cell dgn sistem pencelupan, material berwarna organik seperti teh dapat menyerap beberapa cahaya yg terlihat dan mengubah energi ke material pembawa elektron seperti TiO2 putih, yg tidak dapat menyerap sendiri.

Sekali elektron telah dibangkitkan, mereka perlu pergi ke suatu tempat. Identik dgn sandwich, maka TiO2 berada di antara elektroda yang bersih dan elektroda berbahan grafit yg dibuat dengan cara menggosok pensil di atas kaca. Sebagai sentuhan terakhir tambahkan beberapa larutan elektrolit yg didapat dari larutan iodine yang biasa dipakai untuk pemurnian air.

Sensitif solar cell dari system pencelupan ini lebih murah dan lebih dapat tahan lama dibandingkan photovoltaic tradisional, akan tetapi efisiensinya lebih rendah.

 

Cara membuat solar cell sederhana adalah sbb :

 * Metoda I 

Cara 1 adalah dengan memanfaatkan donat bertabur serbuk gula putih dan passionfruit tea :

   

1. Rontokkan bubuk gula yg nempel pada donat dan kumpulkan
2. Campur bubuk tsb dgn air panas sambil terus diaduk
3. Saring larutan tsb dgn penyaring halus yg bisa ditemukan, kertas saringan kopi bisa juga digunakan.
4. TiO2 adalah bahan yg tidak larut dalam air.
5. Yang kita perlukan adalah TiO2 dan polymer rantai panjang
6. Masukkan residu/endapan padat yang tertinggal pada kertas saring  ke dalam oven yang terpanas ( 500 derajad Celcius )
7. Keluarkan bubuk TiO2 dan tambahkan alcohol
8. Tuangkan lapisan putih dari larutan TiO2 pada kaca berpenghantar.  Kaca ini sebelumnya telah dilapisi lapisan transparan berbahan penghantar ( SnO2 ), sama baiknya dgn film TiO2.
9. Biarkan mengering dan lakukan sampai 10 lapis.
10. Yang kita perlukan selanjutnya adalah jus buah alami seperti :  raspberry, blackberry, biji pomegranate/buah delima merah, blackcurrant, daun Kanada, Teh Hibiscus merah atau Passion Tea yg dibuat dari tanaman hibiscus yg mengandung anthrocyanin. Rantai carbon dan hydrogen membuatnya organik.  Atau yang paling baik adalah menggunakan Starbucks Passion Tea.
11. Nano partikel TiO2 ini perlu dibuat sensitif dengan memanfaatkan Starbucks Passion Tea.
12. Atau bila tidak, lumatkan salah satu bahan organik tsb di atas dan campur dgn sesendok air.
13. Rendam film tsb selama 5 menit dalam larutan ini untuk memperoleh bekas noda film yg berwarna merah-ungu tua.  Bila kedua sisi filmnya tidak membekas secara merata, maka rendam kembali ke dalam larutan jus tsb selama lebih dari 5 menit.
14. Bila menggunakan Starbucks Passion Tea rendam selama beberapa jam sehingga film TiO2 berubah warna dari putih menjadi ungu
15. Bagian yang gelap berarti menyerap cahaya.
16. Cuci film dengan etanol dan secara perlahan keringkan dgn menggunakan tissue.
17. Pemasangan photoelectrochemical solar cell
18. Goreskan pensil pada lapisan film yang bersih sampai berwarna abu-abu.
19. Sediakan tablet iodine yang untuk pemurnian air dan alcohol
20. Potong lapisan film biasa yang berbentuk frame ( bisa dari isolasi Scotch yg bening ) yang bagian tegahnya berlubang dan lubangnya pas seukuran permukaan film TiO2 yang telah berwarna ungu.  Teteskan cairan yang berasal dari larutan iodine yang biasanya dipakai untuk pemurnian air pada permukaan TiO2.
21. Kemudian tutup dengan lapisan film biasa di atasnya ( menyerupai sandwich ) dan klem ujung-ujungnya dgn penjepit kertas.
22. Ukur kedua ujungnya dengan mikro ampere maka akan terlihat adanya arus listrik yg kecil yang berubah mengikuti ada tidaknya sumber cahaya.

Cara 2 :

1.Lumuri lapisan Titanium Dioksida ( TiO2 ) dengan pewarna alami yang didapat dari jus buah blackberries, raspberries, biji delima merah, Teh Hibiscus merah, Starbucks Passionfruit Tea, dsb 

2. Melapisi elektroda counter : 

 Solar cell memerlukan plat positif dan negatif untuk berfungsi.  Elektroda positif disebut elektroda counter dan dirakit dari plat kaca yang dilapisi bahan penghantar SnO2.  Ohmmeter dapat digunakan untuk mengecek bagian mana yang konduktif, tandanya adalah ketika digores dgn kuku jari ini adalah sisi yang kasar.  Sisi yang non konduktif ditandai dgn +.  Gunakan ujung pensil untuk menggores dan membuat lapisan tipis graphite ( catalytic carbon ) pada permukaan plat konduktif.

  

3. Tambahkan elektrolit dan merakit solar cell tahap akhir 

 Larutan iodine berfungsi sbg elektrolit  solar cell yaitu untuk melengkapi rangkaian dan meregenerasi pelapisan.  Tempatkan plat yang telah dilumuri tadi pada meja sehingga sisi film ada di atas dan teteskan 1 atau 2 tetes dari elektrolit iodine pada bagian yang kotor dari film.  Kemudian tempatkan elektroda counter pada bagian atas dari film yang kotor sehingga sisi konduktif dari elektroda counter berada pada bagian atas dari film.  Geserkan plat kaca sehingga pinggir dari plat terlihat.  Ini akan menjadi titik kontak untuk elektroda negatif dan positif sehingga kita dapat mengukur dan mencoba solar cell tsb.

4. Gunakan 2 penjepit untuk memegang kedua elektroda bersama-sama pada ujung-ujung plat.  Tegangan output yang dihasilkan sekitar 0,43V dan 1 mA/cm2 ketika cell disinari cahaya matahari penuh melalui sisi TiO2.

   

 * Metoda II

Dengan memanfaatkan power transistor ( transistor jengkol ) jenis NPN seperti 2N3055.  Dari 1 transistor jengkol bisa menghasilkan tegangan 0,5-0,6Vdc.

 

Buka penutup casing transistor jengkol dengan cara menggergaji bagian yang menonjol ( yg ada tulisan type dan no kodenya ), lalu arahkan bagian yang telah terbuka ke matahari dan ukur tegangannya dengan voltmeter dengan posisi seperti gambar di bawah ini.  Kaki basis merupakan kutub negative dan kaki emitter yg dijumper dengan kaki colector merupakan kutub positif.  Arus yang dihasilkan memang sangat kecil, akan tetapi dengan menghubungkan 3 transistor jengkol secara seri akan diperoleh tegangan 1,8V dan bisa untuk mencharge 1 battery type AAA/UM4.

 

* Metoda III

Dengan menggunakan cuprous oxide sebagai pengganti silicon.  Cuprous oxida atau oksida tembaga adalah satu dari material pertama yang dapat menghasilkan efek photoelectric yaitu efek cahaya menyebabkan adanya arus listrik yang mengalir di dalam material.

Bahan-bahan yang digunakan adalah sbb :

 

1. Selembar lempengan tembaga yang tipis dengan ukuran kira-kira 15cm x 30cm
2. 2 jepit buaya
3. Micro amperemeter yg sensitive yang dapat membaca antara 10 dan 50 micro ampere.
4. Kompor listrik dengan daya besar 1100 Watt
5. Botol plastik besar atau bisa juga menggunakan botol air mineral 2 liter yang dipotong atasnya.  Gelas dgn mulut yang besar juga bisa digunakan.
6. Garam dapur, dibutuhkan beberapa sendok makan garam dapur.
7. Air kran
8. Kertas amplas atau sikat kawat
9. Gunting untuk memotong lembaran tipis tembaga

 

Cara membuatnya adalah sbb :

 

1. Potong lempengan tembaga dengan ukuran sebesar pemanas tungku kompor listrik.  Cuci tangan untuk menghilangkan noda lemak di tangan.  Kemudian cuci lembaran tembaga tsb dgn sabun untuk menghilangkan noda-noda minyak atau lemak di permukaannya.  Gunakan kertas amplas atau sikat kawat untuk membersihkan sepenuhnya permukaan lembaran tembaga sehingga noda sulfida atau sedikit korosi dapat diangkat.
2. Tempatkan lempengan tembaga yang telah dibersihkan dan dikeringkan di atas tungku pemanas dan stel kompor listriknya pada angka yg tertinggi

   3. Pada saat lempengan  tembaga mulai panas, akan terlihat pola oksidasi yg indah yang mulai terbentuk.  Warna orange, ungu dan merah mulai menutupi permukaan tembaga.

 

4. Pada saat lempengan tembaganya mulai panas, warnanya akan berubah menjadi kehitaman yang merupakan lapisan cupric oxide atau oksida tembaga.  Tetapi ini bukan oksida yang kita inginkan, memperlihatkan warna merah, jingga, merah muda dan ungu dari oksida tembaga di bawah lapisannya. 

5. Selanjutnya pola warna tsb akan menghilang seiring dgn pemanas yg mulai merah membara

6. Ketika pemanas mulai merah membara, lempengan tembaga akan dilapisi dengan oksida tembaga hitam.  Biarkan dipanasi selama setengah jam sehingga lapisan hitamnya akan semakin tebal.  Ini penting lapisan tebal akan mengelupas dengan mudah, sementara lapisan tipis akan tetap nempel pada tembaga. 

 

  

7. Setelah setengah jam pemanasan, matikan kompor.  Biarkan lempengan tembaga panas di atas tungku mendingin perlahan-lahan. Bila mendinginkan terlalu cepat, oksida hitam akan tetap nempel di tembaga.

8. Pada saat tembaga mendingin, maka ia akan menciut.  Oksida tembaga hitam juga menciut, tetapi menciutnya pada rentang yang berbeda, membuat oksida tembaga hitamnya mengelupas.

9. Si Hitam kecil mengelupas keluar dari tembaga dengan gaya yg cukup untuk membuat mereka terbang beberapa inchi.  Ini berarti semakin kecil usaha pembersihannya di sekitar kompor, tetapi itu menyenangkan untuk dilihat.

10. Ketika tembaga telah mendingin sesuai dengan temperature ruangan ( kira-kira membutuhkan waktu 20 menit ), hampir sebagian besar oksida hitam akan hilang.  Gosok secara lembut dengan tangan di bawah air yg mengalir yang akan mengangkat sebagian besar  small bits.  Jangan mengangkat semua bintik hitam dengan keras menggosok atau melenturkan lempengan tembaga tipis ini.  Ini mungkin merusak lapisan lembut oksida tembaga merah yang kita perlukan untuk membuat solar cell bekerja.  

11. Pemasangan selanjutnya adalah sangat sederhana dan cepat.  Potong lempengan tembaga lain yang ukurannya sama seperti yg pertama.  Tekuk kedua ujung perlahan, sehingga dapat muat masuk ke dalam botol plastik tanpa menyentuh satu sama lain.  Lapisan oksida tembaga yg menghadap ke atas di atas tungku biasanya adalah sisi yg terbaik untuk menghadap ke luar di dalam botol karena itu adalah permukaan yang terhalus dan terbersih.

12. Pasang 2 jepit buaya, satu untuk plat tembaga yg baru dan yg satunya untuk plat oksida tembaga.  Hubungkan ujung dari plat tembaga bersih dgn terminal positif dari meter.  Hubungkan ujung dari plat oksida tembaga dgn terminal negatif dari meter.

13. Sekarang campurkan sepasang sendok makan garam dapur ke dalam air panas.  Aduk air garam sampai garamnya larut.  Kemudian dengan hati-hati tuangkan air garam ke dalam botol, hati-hati jangan sampai ujung jepit buayanya basah.  Air garam tidak harus menutupi plat, tinggalkan kira-kira 1 inchi tinggi plat dari permukaan air garam tsb sehingga kita dapat menggerakkann solar cell ke sekeliling tanpa membuat jepit buayanya basah.

Perhatikan pada gambar di atas bahwa pada meter terbaca arus listrik sebesar 6 mikro ampere. Solar cell ini adalah battery, meskipun di dalam gelap dan biasanya menunjukkan arus listrik beberapa mikro ampere.

Sedangkan gambar di atas menunjukkan solar cell dalam keadaan terik matahari.  Perhatikan bahwa meter telah menunjukkan arus listrik sekitar 33 mikro ampere.  Bahkan kadang-kadang jarumnya bisa menunjukkan sampai 50 mikro ampere, yang membuat jarum bergerak penuh ke kanan.

 

Solar cell ini bisa menghasilkan 50 mikro ampere dengan tegangan 0,25V, ini berarti bisa menghasilkan daya sebesar 12,5 mikro watt.

12,5 mikrowatt ini adalah untuk cell seukuran 0,01 m2 atau 1,25 milliwatt per m2.