Cara Kerja Panel Surya Beserta Struktur Pembuatannya

Hampir semua alat elektronik penunjang kehidupan sehari-hari menggunakan listrik. Di sisi lain, tarif biaya listrik makin meningkat tajam. Maka satu-satunya jalan adalah dengan menghemat penggunaannya.

Meski sudah dihemat sedemikian rupa, nyatanya penggunaan listrik masih tetap perlu perhatian lebih. Namun, kini tersedia teknologi terbaru sebagai solusi pengiritan listrik dengan memakai panel surya.

Apa itu panel surya? Bagaimana cara kerja panel surya? Lantas apa saja manfaatnya untuk kehidupan?

Pengertian Panel Surya

, cara kerja panel surya menjadi listrik

Panel surya adalah alat yang terangkai atas kumpulan solar sel, di mana solar sel mempunyai kemampuan untuk menerima energi matahari, kemudian memprosesnya menjadi tenaga listrik.

Sebelum membahas lebih jauh soal panel surya, mari ulas lebih dulu sel surya. Sel surya adalah komponen inti yang menyusun panel surya.

Nama lain unsur inti ini adalah solar cell. Perkakas yang berguna pada panel surya saat terjadi proses pengubahan foton, cahaya menjadi voltase, energi listrik.

Cara kerja sel surya memegang prinsip fotovoltaik. Penemuan prinsip ini terjadi pada 1839 oleh fisikawan Alexandre Edmond Becquerel. Karena prinsip inilah, ada yang menyebut solar sel dengan sel PV, yang mana PV adalah akronim dari photovoltaic.

Lebih lanjut, solar sel merupakan photo diode atau dioda foto berpermukaan lebar. Luasnya permukaan ini membuatnya sensitif terhadap paparan sinar yang masuk sehingga melahirkan tegangan dan aliran energi cukup kuat.

Solar sel sendiri tersusun atas empat formasi silikon, yakni lapisan semikonduktor, strip konduktor metal, anti reflektif, dan metal. Lapisan ini bertipe n dan p dalam satu rangkaian utuh. Kumpulan unsur inilah yang bekerja mengkonversi surya menjadi listrik.

Agar kinerjanya terjadi secara efektif, Anda harus menyusun komponen dalam jumlah banyak. Sehingga mampu menerima dan mencerna cahaya matahari yang berjumlah banyak, hasilnya energi listrik makin kuat.

Panel surya dapat bekerja selama lima jam per hari dengan puncak tertinggi penyerapan sinar matahari pada tengah hari, saat matahari tengah terik-teriknya.

Selain dari waktu penyerapan, ada juga cuaca atau iklim, dan tempat pemasangannya yang mempengaruhi kemampuan penyerapan cahaya matahari.

Struktur Sel Surya

Seiring berkembangnya teknologi yang makin mutakhir, teknologi surya turut mengalami berbagai inovasi. Mulai dari solar sel keturunan pertama hingga generasi keempat. Tentunya, struktur dari sel surya tersusun atas material yang berbeda.

Untuk di pasaran sendiri biasanya memakai sel surya dengan bahan dasar silikon yang mana strukturnya terdiri dari dua lapis. Pertama lapisan silikon. Yang kedua ada TFSC atau lapisan film tipis.

Lebih lengkapnya, simak penjelasan masing-masing struktur dari sel surya.

1. Metal Backing atau Substrat

Ini adalah penopang semua partikel dari panel surya. Karena perannya ini, membuat penggunaan bahan substrat dipilih dari bahan yang memiliki sifat konduktivitas baik. Di sisi lain, substrat juga memegang fungsi sebagai kutub positif pada solar sel.

Umumnya, bahan substrat adalah logam murni, bisa juga dengan logam seperti aluminium atau molybdenum.

Fungsi lain substrat ketika terpasang pada sel surya organik dan DSSC (sel surya dye sensitized), yakni sebagai lokasi penerimaan cahaya. Sehingga pemakaian materialnya bukan hanya mempertimbangkan sisi konduktivitasnya saja tetapi juga transparansi layaknya ITO dan FTO.

ITO adalah indium tin oxide, sedangkan FTO sendiri fluorine doped tin oxide.

2. Material Semikonduktor

Struktur ini bagian dari inti solar sel dengan diameter tebal. Ukurannya bisa mencapai ratusan mikrometer pada lapisan silikon sel surya episode satu. Sedangkan untuk TFSC sekitar satu sampai tiga saja.

Bahan ini memiliki peran untuk menerima dan mencerna sinar matahari. Umumnya, silikon yang dipakai umum dimanfaatkan dalam industri elektronik.

Berbeda dengan TFSC, material semikonduktor juga tersedia bahan komersial yang bisa menjadi alternatif. Sebutlah Cu(In, Ga)(S, Se)₂(CIGS), Cadmium Telluride atau CdTe.

Alternatif lain amorphous silicon yang berpotensial dan tengah dalam penelitian lebih dalam ada Cu₂ZnSn(S, Se)₄(CZTS) dan copper oxide (Cu₂O).

Bagian ini tersusun atas kombinasi silikon bertipe p dan n (CdS) yang menciptakan persimpangan bernama p-n, si menjadi sendi dari prinsip sel surya.

3. Kontak Metal/Contact Grid

Jika substrat berperan sebagai kutub positif maka terminal negatifnya didapat dari sebagian material semikonduktor yang dilapisi selimut tambahan dari logam atau elemen konduktif transparan.
Bagian ini, dikenal dengan kontak metal. Ada juga yang menyebut contact grid.

4. Lapisan Anti Reflektif

Agar penyerapan cahaya oleh lapisan semikonduktor terserap optimal, teknologi harus meminimalisir terjadinya refleksi cahaya. Oleh sebab itu, sel surya terlapisi dengan selaput anti reflektif.

Lapisan ini tipis, tetapi indeks biasnya cukup tinggi. Di sela semikonduktor dan udara lapisan ini akan membelokkan arah sinar ke semikonduktor dan meminimalisir cahaya memantul.

5. Enkapsulasi/Cover Glass

Bagian ini memiliki peran untuk memproteksi modul surya dari partikel kecil yang mengotori dan menutupinya sehingga membuat kinerjanya menurun serta hujan.

Berdasarkan teknologi penciptaannya, sel surya terbagi menjadi tiga. Jenis-jenis sel surya tersebut adalah.

a. Monocrystalline

Ini adalah formula panel surya paling mutakhir, kekinian, dan efisien dalam memproduksi daya listrik cukup tinggi.

Sel surya mono memakai silikon kristal murni yang melewati proses Czochralski. Proses ini menciptakan Ingot. Selanjutnya, Ingot diiris tipis untuk mendapatkannya dalam wujud bundar atau melingkar. Inilah hasil metamorfosis Czochralski.

b. Polycrystalline

Jika sebelumnya mono atau susunannya rapi maka susunan kristal yang ada pada panel surya poly terangkai acak.

Proses pembuatannya bermula dari peleburan atau pencairan batang kristal silikon. Lalu hasilnya akan dicetak dalam sebuah wadah berbentuk persegi. Teknologinya sendiri mulai terkenal pada 1981, yang mana jenis ini tidak melewati proses Czochralski.

Jadi, Czochralski adalah tindakan memurnikan bahan melalui pengkristalan. Bahannya akan masuk ke zat quartz atau argon yang mana zat ini sukar bereaksi dengan zat lain.

c. TFSC

Adalah akronim dari thin film solar cell. Ini merupakan sel surya dua lapisan lalu ada penambahan lapisan tipis atau thin film berbahan fotovoltaik ke dalam material substrat. Substratnya bisa dari bahan plastik, metal, atau kaca.

Cara Kerja Panel Surya

Sederhananya, tiga cara kerja solar panel adalah.

Sama seperti merangkai sebuah baterai, untuk memanfaatkan panel surya penyusunannya bisa dengan dua metode, seri dan paralel.

Lantas, bagaimana cara kerjanya?

Cara kerja sel surya sederhana memanfaatkan prinsip komposisi p-n atau junction p-n yang mana semikonduktornya tersusun atas dasar atom elektron. Jadi, dalam semikonduktor n terdapat cukup banyak muatan elektron atau negatif. Tak ada bedanya, semikonduktor p juga bermuatan hole atau positif yang sama banyaknya.

Kondisi kedua semikonduktor ini bisa terjadi melalui doping bahan bersama atom dopant.

Contohnya untuk memperoleh silikon tipe p maka Anda perlu men-doping material dengan atom boron. Di sisi lain, untuk memperoleh silikon tipe n, Anda perlu men-doping bahan dengan atom fosfor.

cara kerja solar panel

Peran dari kombinasi p-n ini bermanfaat untuk menciptakan medan listrik sehingga atom penyusunnya mengalami ekstraksi menjadi atas kontak material yang melahirkan arus listrik.

Jadi, cara kerja panel surya menjadi listrik dari kedua p dan n bersinggungan yang mana tipe n melahirkan terminal positif dan tipe p mencipta terminal negatif.

Bagaimana cara kerja panel surya tenaga listrik ini terjadi?

Ketika p bersinggungan dengan n, elektron dalamnya akan menyusup ke tipe n ke p, akhirnya terbentuk kutub positif. Pun sebaliknya.

Akibat dari adanya aliran listrik keduanya, tercipta medan listrik. Saat sinar mengenai kombinasi p-n, elektron akan terdorong ke kutub negatif yang selanjutnya bermanfaat sebagai listrik.

Sedangkan hole menanti tibanya elektron untuk bisa menuju kutub positif.

panel surya adalah

Sederhananya, tiga cara kerja solar panel adalah.

  1. Panel surya mentransfer sinar matahari menjadi tenaga listrik
  2. Inverter mengubah aliran listrik hasil output panel surya yang awalnya arus listrik searah (DC) menjadi arus AC atau aliran listrik bolak-balik
  3. Hasil dari energi listriknya termanfaatkan untuk benda elektronik

Manfaat Menggunakan Panel Surya

Faktur listrik yang terus bertambah setiap tahunnya, terutama listrik konvensional nonsubsidi membuat siapa pun mengeluh. Maka tak heran jika banyak yang mempelajari cara kerja panel surya di rumah guna menyediakan tambahan energi listrik rumah tangga.

Selain menghemat listrik konvensional, menambah daya listrik, ada juga manfaat panel surya lainnya, yakni sebagai teknologi pembangkit listrik ramah lingkungan karena penggunaan bahan alami yakni cahaya matahari bukan bahan konvensional.

Di sisi lain, ada fungsi panel surya yang tak kalah berguna untuk kehidupan manusia, yaitu membantu mengurangi global warming.

Dari segi pemasangan, perakitannya cukup mudah dan tidak memakan lahan luas. Bahkan, Anda bisa memasangnya di atap rumah.

Beberapa contoh penggunaan panel surya dalam kehidupan seperti alternatif listrik ketika terpasang di rumah, penerangan indoor maupun outdoor, bisa juga penyediaan listrik industri atau perusahaan.

Jadi, panel surya adalah teknologi mutakhir dalam pengadaan listrik dalam rumah tangga maupun industri dengan cara kerja panel surya yang mengkonversi surya menjadi tenaga listrik. Dengan keunggulannya seperti instalasi yang mudah dan banyak manfaatnya membuat panel surya kini banyak menarik minat individu.

Leave a Comment